Управление генераторами серии AFG3000 от матричной системы MATLAB

February 5, 2012 by admin Комментировать »

Опишем программирование форм сигналов для генераторов AFG3000 с помощью матричной СКМ MATLAB. Для обеспечения работы ArbExpress с СКМ MATLAB надо включить генератор AFG3000 и, после загрузки микропрограммного обеспечения, нажать кнопку меню Сервис. Необходимо записать идентификационный номер USB- порта, через который генератор подключается к компьютеру. Далее нужно переключить генератор в режим генерации произвольных функций (активизацией кнопки Произвольн. режимов работы) и загрузить программы ArbExpress и MATLAB.

Для обеспечения связи между программами ArbExpress имеет в каталоге Program Files\Tektronix\ArbExpress\tools\Matlab набор из нескольких функций, заданных в виде файлов с расширением .р. Их назначение можно найти в фирменном описании программы. На интернет-сайте корпорации Tektronix выложена доступная для загрузки несколько расширенная версия комплекта функций для совместной работы программ ArbExpress и MATLAB R2006b.

Ниже представлен конкретный пример программы на языке MATLAB, позволяющей задавать любую функциональную зависимость (в нашем случае синтез периода прямоугольного импульса по его первым четырем нечетным гармоникам с номерами 1, 3, 5 и 7). Эта программа вводится с помощью редактора М-файлов MATLAB [8] и сохраняется под каким-либо именем, например sample2.

Программа sample2 на языке MATLAB

echo off %Открытие сессии работы с генератором s=NewSession(‘USB0::0x0699::0x03 42::С010642::INSTR’,’usb’); [status,idn]=query(s, ‘*idn?’); status=write(s,’Outputl:State On’); %Создание 100 0 точек заданной функции i = [1:1000]; w=2*pi.*i./1000;

Data = sin(w)+sin(3.*w)./З+sin(5.*w)./5+sin(7.*w)./7; plot(i,Data); %Построение графика сигнала Шреобразование данных в содержимое памяти генератора TransferWfm(s, ‘example.wfm’, Data, 1000); ^Закрытие сессии работы с генератором CloseSession(s);

Важно в функции открытия новой сессии NewSession правильно указать идентификационный номер USB-порта (или LAN, GPIB) и обеспечить точное написание имен функций с учетом регистровой чувствительности новых реализаций MATLAB. Далее следует обеспечить активизацию подключения генератора к ПК, его идентификацию и соединение с компьютером с помощью окна программы ArbExpress File Transfer&Control (рис. 4.60). В подокне Arb List этого окна должна присутствовать ветвь с именем применяемого генератора (в нашем случае это AFG3101). Проверьте управление генератором с помощью программы ArbExpress — установка или снятие птички у опции Output On должно вызывать зажигание или потухание индикатора Output над входом генератора. После установки соединения активизацией кнопки Connect окно можно закрыть.

Теперь можно приступить к запуску программы sample2 в среде MATLAB (использована реализация MATLAB R2006b, предоставленная автору разработчиком системы — корпорацией Math Works). Важно перед этим установить текущую директорию (окно Current Directory) на директорию, в которой хранятся файлы интерфейса программ (см. рис. 4.61). При запуске программа выводит окно графика заданного сигнала, пересылает данные сигнала во внутреннюю память генератора и заканчивается выводом приглашения >> в окне командного режима работы MATLAB.

Рис. 4.60. Окно File Transfer & Control программы ArbExpress

Рис. 4.61. Запуск программы simple2eome программы MATLAB и вывод графика заданного сигнала

По окончании работы программы на экране генератора появляется график заданного сигнала (рис. 4.62). Его сравнение с графиком рис. 4.61 демонстрирует их полную идентичность. Таким образом, задача задания сигнала в СКМ MATLAB и загрузки его в память генератора AFG 3101 полностью решена. Окно File Transfer&Control можно использовать для переноса файлов (перетаскиванием мышью) из памяти генератора (основной и USER1,2,3,4) в компьютер и наоборот. Можно менять параметры сигнала в нижней части окна, с фиксацией изменений нажатием кнопки Apply (Применить).

Рис. 4.62. Снимок экрана генератора AFG3101 с графиком загруженного сигнала

4.4.7. Применение системы MATLAB при совместной работе генератора и цифрового осциллографа

На рис. 4.63 показана реальная осциллограмма сигнала с выхода генератора AFG3101, полученная с помощью цифрового осциллографа TDS2124B. Осциллограмма иллюстрирует полную идентичность представленных на рис. 4.61 и 4.62 сигналов, а также возможность получения непрерывного сигнала заданной формы. Рис. 4.63 демонстрирует проведение осциллографом пяти (из возможных 11) автоматических измерений сигнала.

Рис. 4.63. Осциллограмма сигнала с выхода генератора AFG3101, отображаемая на экране цифрового осциллографа TDS2124B

Интересно построить спектр этого сигнала. Используя меню Math осциллографа, зададим построение FFT (БПФ) при заданном по умолчанию прямоугольном окне и использовании усреднения по 16 осциллограммам для уменьшения влияния шума. Представленная на рис. 4.64 спектрограмма, радует четким выделением всех четырех гармоник сигнала (1, 3, 5 и 7) и эффективным подавлением шума.

Рис. 4.64. Спектр заданного сигнала при прямоугольном окне, полученный с помощью цифрового осциллографа TDS2124B

Получение достаточно качественной картины спектров у массовых (бюджетных) осциллографов серии TDS-1000B/2000B кажется довольно неожиданным. Спектр простых сигналов при использовании других окон (см. рис. 4.65) у них выглядит почти как срисованный с учебников по спектральному анализу. Этому удивляться не стоит — недорогие приборы этих серий являются новейшей разработкой корпорации Tektronix, и она постаралась включить в них лучшие алгоритмы обработки сигналов для получения спектров.

Рис. 4.65. Спектр заданного сигнала, полученный с помощью цифрового осциллографа TDS2124B, при использовании окна Хэннинга

Обширные возможности открывают системы компьютерной математики в обработке сложных, например, телекоммуникационных сигналов. На рис. 4.66 показан пример построения трехмерной глазковой диаграммы осциллографом серии TDS7000

Рис. 4.66. Трехмерная глазковая диаграмма, полученная осциллографом серии TDS7000 и системой компьютерной математики MATLAB

с помощью загруженной на его жесткий диск системой MATLAB с расширением Signal Processing Toolbox. Прямая работа системы MATLAB с измерительными приборами обеспечивается пакетом расширения Instrument Control Toolbox. Поставляемые с приборами корпорации Tektronix программные средства OpenChoice и TekVisa также обеспечивают программный интерфейс профессионального уровня с системами компьютерной математики Excel, MATLAB и Mathcad и даже с текстовым процессором Word.

Выше мы рассмотрели лишь наиболее принципиальные вопросы применения компьютерной математики в измерительных приборах. Уже сейчас набор их средств огромен и включает в себя эффективные средства измерений и графической визуализации сигналов, построение специальных (в том числе трехмерных и динамических) спектрограмм и т. д. Для этого используются созданные на основе СКМ MATLAB, Mathcad и Mathematica пакеты расширений.

4.5. Генераторы сигналов произвольной формы класса AWG

4.5.1. Сравнение генераторов класса AFG и AWG

Как уже отмечалось, генераторы класса AWG (Arbitrary Waveform Generator), в отличие от генераторов класса AFG (рис. 1.27), основаны на более простом способе задания адресов (рис. 1.28), что обеспечивает получение сигналов типовых форм, но несколько меньшие возможности управления ими [112]. Корпорация Tektronix ранее выпускала серии таких генераторов AWG400/500/700. В настоящее время они заменены серийно выпускаемыми генераторами серий AWG5000/7000 [113, 114]. Высокие (до 20 Гвыб/с) скорости выборки у приборов AWG7000 достигнуты за счет применения технологии сверхбыстрых переключающих гетероприборов на германие и арсениде галлия.

Сравнительные характеристики генераторов серий AFG и AWG представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Основные параметры генераторов произвольных и смешанных сигналов корпорации Tektronix’          

Тип

генератора

Скорость дискрет.

Г

макс

синус Гвыб/с

Число каналов

Up-p, В/бит

Габариты, Мм

Масса, кг

AFG3021

0,25

25

1

10/14

156x330x154

4,5

AFG3022

0,25

25

2

10/14

156x330x154

4,5

AFG3101

0,25

100

1

10/14

156x330x154

4,5

AFG3102

0,25/1

100

2

10/14

156x330x154

4,5

AFG3251

0,25/2

240

1

5/14

156x330x154

4,5

AFG3252

0,25/2

240

2

5/14

156x330x154

4,5

AWG7051

5

156,25

1 + 2 м

2/10

465x245x500

19

Тип

генератора

Скорость дискрет.

Г

макс

синус Гвыб/с

Число каналов

Up-p, В/бит

Габариты, Мм

Масса, кг

AWG7052

5

156,25

2 + 4 м

2/10

465x245x500

19

AWG7101

10

312,5

1 + 2 м

2/10

465x245x500

19

AWG7102

10/20

312,5

2 + 2 м

2/10

465x245x500

19

AWG5002

1,2

37,5

2 + 4 d

4,5/14

465x245x500

19,5

AWG5004

1,2

37,5

4 + 8 d

4,5/14

465x245x500

19,5

AWG5012

0,6

18,75

2 + 4 d

4,5/14

465x245x500

19,5

AWG5014

0,6

18,75

4 + 8 d

4,5/14

465x245x500

19,5

Буква м указывает на маркерные выходы, d — на цифровые выходы.

Для уменьшения шума квантования у генераторов класса AWG на выходе ЦАП используется фильтр, срезающий высокие частоты и уменьшающий ступенчатость выходных импульсов. Однако это препятствует получению импульсов с предельно малой длительностью фронтов. Поэтому предусмотрено отключение фильтра для получения таких импульсов.

Источник: Дьяконов В. П.  Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 384 е., ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты