Программное обеспечение генераторов AFG3000

March 16, 2012 by admin Комментировать »

4.3.1. Назначение программы ArbExpress и ее интерфейс

Возможности генераторов сигналов произвольной формы Tektronix AFG3000 и других серий генераторов корпорации Tektronix существенно расширяются при использовании поставляемой с ними программы ArbExpress, с помощью которой возможно дистанционное управление генераторами от персонального компьютера (ПК) класса IBM PC/AT и программное задание сигналов произвольной формы [100]. Это позволяет реализовать автоматизированные измерения практически с любыми тестовыми сигналами.

Установка программы ArbExpress и другого сопутствующего программного обеспечения (в частности коммуникационной программы Open Chose) с CD-ROM самая обычная. Рассмотрим работу с программой ArbExpress после ее запуска. На рис. 4.32 представлено основное окно программы ArbExpress. Программа имеет обычный интерфейс: титульную строку, меню, панели инструментов и характерную панель Shortcut View. В ней сверху указаны основные режимы работы программы:

Standard Waveform… — вывод окна задания сигналов стандартной формы; Equation Edition… — вывод окна редактора формул для аналитического задания сигналов;

Blank… — вывод окна-бланка для графического задания сигналов; Properties… — вывод окна свойств сигналов.

Рис. 4.32. Окна программы ArbExpress

4.3.2. Создание сигналов стандартных форм

Изначально большая часть окна программы пуста. Позиции меню и некоторые инструменты в инструментальной панели имеют выпадающие списки. Один из таких списков Basic Waveform показан в открытом состоянии. Он позволяет вывести окно с одной из стандартных форм сигналов. Если выбрать одну из позиций списка, напри-

В этом окне имеется ряд зон. В зоне Setting (Установка) имеется два списка: Function — установка функциональной зависимости сигнала и Instrument — для выбора генератора, с которым используется программа. Последний список представлен в открытом виде, и из него видно, что программа поддерживает работу не только с приборами серии AFG3000, но и с рядом других приборов. Выбор позиций этих списков очевиден. Зоны Vertical и Horizontal служат для установки также достаточно очевидных амплитудных и временных параметров сигналов. Это окно является контекстно-зависимым, и набор параметров в нем в общем случае различен для различных выбранных форм сигналов.

Одним из важнейших параметров является скорость дискретизации Sampling Rate (измеряется числом отсчетов в секунду — S/s). Она должна иметь значения, допустимые для используемой модели генератора. Если какой-то параметр сигнала задан неверно, в конце его строки появляется красный мигающий восклицательный знак в кружочке. Окно Preview при активизации мышью кнопки обеспечивает построение и обзор формы сигнала. В правой части окна имеется шесть кнопок со следующим назначением:

Default — установка параметров по умолчанию;

мер, Triangle… (треугольный сигнал), то появится окно установки вида и параметров сигналов стандартной формы (рис. 4.33).

Рис. 4.33. Окно установки вида и параметров сигналов стандартной формы

М u Itiwfm Properties — установка свойств файлов .wfm (с генераторами AFG не используется);

Send to Arb — пересылка заданного сигнала на генератор (с выбором из списка

канала СН1 или СН2);

Ok — завершение установок и закрытие окна;

Cancel — закрытие окна без внесенных изменений;

Help — вывод справки.

Если нажать кнопку Ok, то окно Standard Waveform закроется, и в основном окне появится окно с осциллограммой заданного сигнала (или с двумя осциллограммами в случае работы с двухканальным генератором серии AFG3000). В начале и в конце окна с осциллограммой (рис. 4.34) имеются два курсора (1 и 2), которые можно перемещать мышью, выделяя часть осциллограммы.

Рис. 4.34. Окна программы ArbExpress с окном заданной осциллограммы

4.3.3. Настройка на типы приборов и работа с файлами

В нижней строке статуса отображаются данные о цифровом осциллографе и генераторе, с которыми может работать команда. Красная надпись "Status: Not Connected" означает, что пока связь с этими устройствами отсутствует. Программа позволяет преобразовать осциллограмму цифрового осциллографа в сигнал, который будет генерироваться генератором сигналов. Для отправки данных созданного сигнала в окнах программы имеется кнопка Send to Arb. Если генератор не подключен, то ее активизация вызывает появление информационного окна, показанного в центре осциллограммы сигнала (см. рис. 4.34) с запросом о подключении генератора. Ответив на него "ДА", можно обеспечить подключение генератора — при условии, разумеется, что он включен и физически подключен к компьютеру. При этом появится окно перемещения и контроля файлов AWG/AFG File Transfer and Control, показанное на рис. 4.35.

Рис. 4.35. Окно перемещения и контроля файлов до подключения генератора AFG3000

В разделе Arb List имеется дерево подключенных приборов. В нем должен быть представлен генератор серии AFG3000 — в окне на рис. 4.35 ветвь генератора выделена. Для подключения генератора достаточно нажать кнопку Connect на панели инструментов. Будет осуществлено подключение генератора к программе, а окно на рис. 4.35 превратится в окно, показанное на рис. 4.36.

В окне на рис. 4.36 появились две важные зоны. Одна из зон Transfer Direction указывает на направления перемещения файлов из компьютера PC в систему памяти генератора. Последняя содержит редактируемую область внутренней памяти ЕМЕМ, 4 файла пользователя USER1-4 и внешнюю память на флэш-карте памяти, которая вставляется в разъем на передней панели генератора USB Memory. Перенос файлов в том или ином направлении (из памяти генератора в ПК или наоборот) осуществляется перетаскиванием мышью.

Вторая зона — Instrument Control содержит достаточно очевидные установки генератора: селектор канала, функцию генерируемого сигнала, амплитудные параметры сигнала и его смещение, режим работы (по умолчанию непрерывный), частоту сигнала и число точек сигнала. Кнопка Apply позволяет применить текущие установки, а кнопка Cancel закрывает окно — при этом происходит возврат в основное окно.

Рис. 4.36. Окно преобразования и контроля файлов после подключения генератора AFG3000

Команда Send Waveform to Arb в позиции меню Communication и на панели инструментов окон обеспечивает передачу установок выбранного сигнала (из текущего окна) в генератор AFG3000. Это начинается с вывода окна (рис. 4.37) с предупреждением о замене файла в текущей области файлов генератора. Если ответить утвердительно, то начнется перенос файлов. Он продолжается несколько секунд и сопровождается выводом окна с линейным индикатором.

4.3.4. Программирование формы сигналов

Программа ArbExpress может работать как совместно с генератором серии AFG3000, так и автономно, например, для подготовки файлов с сигналами нужной формы, которые в дальнейшем будут использованы для загрузки в генератор. Наряду с созданием сигналов стандартных форм программа ArbExpress обеспечивает создание сигналов, временная зависимость которых задается математическим выражением. Для этого служит редактор математических формул, окно которого (рис. 4.38) вызывается активизацией гиперссылки Equation Editor….

Рис. 4.37. Окно с предупреждением о замене файла в текущей области файлов генератора

Рис. 4.38. Окна редактора формул программы ArbExpress

В окне редактора Equation можно составить простую программу, используя символы и функции, вводимые кнопками в окне Command List. Основные математические функции и операторы, которые можно использовать для записи программ в окне Equation:

Sin( — синус выражения;

Cos( — косинус выражения;

ехр( — вычисление экспоненты выражения;

log( — вычисление десятичного логарифма выражения;

int( — вычисление целой части значения выражения;

pi — вычисление числа "пи";

In( — вычисление натурального логарифма выражения; Sqrt( — вычисление квадратного корня из выражения; Мах( — вычисление максимального из значений; Min( — вычисление минимального из значений;

range( — задает пределы изменения аргумента для последующих выражений;

rnd( — возвращает случайное число с заданной базой;

diff( — вычисляет значения производной выражения;

norm( — нормализует выражение, приводя его размах к 1;

round( — округляет значение выражения;

abs( — вычисляет абсолютное значение выражения;

integ( — вычисляет значения интеграла выражения.

Помимо указанных кнопок задания функций в зоне Command List имеются кнопки для ввода имен переменных, скобок и арифметических операторов. При использовании функции необходимо ввести аргумент (или аргументы) и закрывающую круглую скобку. Все это и позволяет задавать сигналы в аналитическом виде с помощью простого языка программирования. Программа вводится в окне Equation, причем в одной строке допустимо применение одного математического или программного выражения. Компиляция программы и вывод графика заданной временной зависимости сигнала осуществляются кнопкой Compile. Компиляция проходит успешно только при правильном выборе параметров дискретизации сигнала. В противном случае выводится сообщение об ошибке и график временной зависимости сигнала не строится.

Нетрудно заметить, что среди операторов и функций нет широко распространенных конструкций условного оператора-функции if и циклов. Однако оператор range позволяет задавать интервалы времени как глобальные, так и частичные. Кроме того, операторы выбора минимума Min( и максимума Мах( позволяют просто осуществить выбор сигналов как с постоянными значениями, так и меняющимися. Поясним их применение на ряде примеров.

Следующий пример программы с подробным комментарием обеспечивает задание синусоиды, ограниченной сверху и снизу: Текст программы Комментарий

range(0,100us) Задается общий отрезок времени от 0 до 100 мкс sin(2*pi*x)            Задается вычисление функции sin(2^x) с периодом 100 мкс

range(0,50us)                      Задается частный отрезок времени от 0 до 50 мкс

min(v,0.5)                             Формируется положительный полупериод обрезанной сину

соиды

range(50us,100us) Задается частный отрезок времени от 50 до 100 мкс max(v,-0.5)               Формируется отрицательный полупериод обрезанной сину

соиды

Эта же программа с вступительным комментарием (задается после знаков #) представлена в окне Equation на рис. 4.38. Подготовленная программа (если она верна) компилируется без ошибок, и в окне предварительного просмотра Preview можно наблюдать график созданной зависимости. Кнопка Send to Arb позволяет направить созданный сигнал в указанный канал генератора. Эта операция уже была описана выше. Тот же результат с уровнями ограничения 0,8 и -0,8 дает следующая, более простая, программа:

range(0,100us) min(sin(2*pi*x),0.8) range(50us,100us) max(-sin(pi*x),-0.8)

Далее рассмотрим программу, которая формирует пять столбцов с нарастающей линейно амплитудой (рис. 4.39):

Рис. 4.39. Сигнал в виде пяти столбцов с нарастающей амплитудой

range(10us,20us)

max(v,0.2)

range(30us,40us)

max(v,0.4)

range(50us,60us)

max(v,0.6)

range(70us,80us)

max(v,0.8)

range(90us,100us) max(v,1.0)

Другая программа задает построение лестничного импульса, содержащего пять ступенек (рис. 4.40): range(10us,20us) max(v,0.2) range(20us,30us) max(v,0.4) range(30us,40us) max(v,0.6) range(40us,50us) max(v,0.8) range(50us,60us) max(v,1.0)

Рис. 4.40. Лестничный сигнал с пятью ступеньками

Следующий, более сложный сигнал (последовательно задается период синусоиды, период меандра, период треугольного импульса и участок шума (см. рис. 4.41)), задает следующая программа: range(0us,20us) sin(2*pi*x) range(20us,30us) max(l,l)

range(30us,40us) min(0,-l) range(40us,50us) x

range(50us,70us) 1-х* 2

range(70us,80us) -1+x

range(80us,100us) rnd(lOO)

Рис. 4.41. Сложный сигнал в виде отрезков (по одному периоду) синусоиды, меандра, треугольного импульса и шума

4.3.5. Применение графического редактора формы сигналов

Приведенные выше примеры наглядно демонстрируют технику программирования сигналов самой разнообразной формы, задаваемой математическими зависимостями на различных участках времени. Но есть еще и возможность генерации любых нарисованных зависимостей. Для этого служит графический редактор формы сигналов. В нем можно вызвать пустой бланк временной зависимости и с помощью электронного карандаша с различными функциями нарисовать от руки произвольную временную зависимость сигнала (рис. 4.42).

Рис. 4.42. Пример создания сигнала произвольной формы с помощью графического

редактора программы ArbExpress (использованы карандаши разного типа)

При рисовании формы сигнала применяется простой графический редактор. Он позволяет представлять форму сигналов по точкам и осуществлять протяжку линий карандашом произвольным образом, по вертикали или горизонтали, а также линейную или сплайновую интерполяцию формы сигналов в промежутке между точками. Соответствующие типы карандашей можно найти на панели инструментов и в позиции Edit меню.

4.3.6. Математические операции с сигналами

В позиции Math меню (на рис. 4.42 она открыта) есть команды математических операций и нормализации кривых. Команда Waveform Math … позволяет выполнять ряд математических операций с заданной формой сигнала и вспомогательной зависимостью. Это делается в открывающемся окне математических операций (рис. 4.43). Окно справа содержит три окна с графиками сигналов — основным, вспомогательным и результирующим. В левой части представлена зона Math Source выбора вспомогательного сигнала (из библиотеки или в виде скалярного сигнала), операций (сложения, вычитания, умножения и деления), окно задания опции работы только с областями сигнала, выделенными курсорами и, наконец, кнопки завершения работы ОК, выхода

Cancel и справки Help. При нажатии кнопки ОК обработанный сигнал переносится в основное окно программы.

Рис. 4.43. Пример математической обработки сигнала, представленного на рис. 4.42

4.3.7. Построение сигнала по осциллограмме

Даже при наличии средств создания произвольных сигналов (как аппаратных, так и программных) создание сигналов близких к реальным (например, содержащих шумы, наводки, различные аномалии и т. д.) остается сложной и трудоемкой задачей. Следует отметить, что при наличии цифровых осциллографов фирмы Tektronix есть возможность использовать его осциллограммы в качестве шаблона для задания формы сигнала, редактируемого и загружаемого в память генераторов серии AFG3000 [101] и генераторов ряда других серий.

Ниже описывается, как это делается при совместном применении этих приборов и с использованием программы ArbExpress, поставляемой с генераторами AFG3000 на примере их стыковки с осциллографом серии TDS 2024В (это современный 4-каналь- ный 200 МГц осциллограф с USB-портом для подключения ПК). Комплекс из этих двух приборов умеренной стоимости позволяет решать огромное число научно-техни- ческих и образовательных задач в области генерации, осциллографирования, моделирования и обработки сигналов. При этом приборы прекрасно согласуются друг с другом по конструктивному оформлению и размерам, по техническим характеристикам и простому и удобному интерфейсу пользователя.

Для реализации этой возможности необходимо, прежде всего, установить нужное программное обеспечение — коммуникационные программы и программу ArbExpress. Рекомендуется вначале установить программное обеспечение применяемого осциллографа, а затем генератора. До этого приборы не нужно подключать к персональному компьютеру (ПК), поскольку он может не распознать их или распознать неверно. Затем стоит проверить работоспособность приборов с помощью программ Open Choice Desktop, N1 SignalExpress Tektronix Edition (описана в конце этой главы) или ArbExpress. Только после этого можно приступать к осуществлению совместной работы генераторов и осциллографов с помощью программы ArbExpress.

Поскольку работа программы ArbExpress с генератором серии AFG3000 уже описывалась выше, начнем рассмотрение ее иных возможностей при совместной работе с осциллографом TDS 2024В. Обратите внимание на надписи в строке статуса. Надпись ‘Arb AFG3101: Status Connected" говорит о том, что генератор AFG3101 подключен к ПК, включен и между ним и ПК установлено соединение. А надпись "Oscilloscopes: Status No Connected" указывает на то, что связи между ПК и осциллографом пока нет (даже если он подключен к ПК через порт USB и включен).

Теперь необходимо проверить включение осциллографа и подать на него сигнал, который предполагается загрузить в память генератора произвольных функций. В качестве примера далее использован сигнал пилообразной формы, полученный от функционального генератора MXG-9810A

Для установления связи с ПК включенного осциллографа нужно активизировать кнопку Scope Acquisition Wizard. Появится окно, показанное на рис. 4.44. В левой части окна находится список шагов, которые необходимо выполнить для передачи нужной осциллограммы в окно просмотра осциллограмм программы. Окно, показанное на рис. 4.44, соответствует первому шагу с именем Welcom (приглашение к началу работы).

Активизировав кнопку Next, перейдем к следующему шагу — выбора инструмента (Select Instrument). Окно контроля этого шага показано на рис. 4.45. Если все нормально с работой осциллографа, то в списке инструментов появится тип осциллографа, название шины, по которой он подключен к ПК и VISA-описатель прибора. Под списком размещены данные об осциллографе (размер памяти осциллограмм, число каналов и, возможно, полоса частот). В нашем случае будут представлены данные применяемого прибора TDS2024B.

Если что-то с включением осциллографа неблагополучно, данные прибора будут отсутствовать. В этом случае надо проверить включение осциллографа и с помощью кнопки Refresh обновить селекцию прибора. Если и в этом случае данный шаг не выполняется, то это означает некорректную установку программного обеспечения осциллографа и его следует переустановить. Иногда полезно отключить прибор от ПК и снова его включить.

Рис. 4.44. Окно шага Welcom

Когда указанная информация в окне есть, то надо активизацией кнопки Next перейти к следующему шагу Set Up Acquisition. Просмотрев содержание этого простого окна и выбрав (или согласившись) с представленными установками, можно перейти к следующему шагу — предварительному просмотру осциллограммы выбранного канала — Preview Waveform. Его окно показано на рис. 4.46 и подтверждает прием осциллограммы с осциллографа.

Выполнив аналогичным образом оставшиеся шаги, можно наблюдать появление осциллограммы уже в окне просмотра осциллограмм программы ArbExpress (рис. 4.47). Заметим, что это означает возможность хранения осциллограмм от осциллографов средствами программы ArbExpress.

Активизировав кнопку со списком Send to Arb, можно передать видимую осциллограмму в генератор AFG3000 и наблюдать ее появление на экране генератора. Передача данных на генератор сопровождается появлением окна линейным индикатором загрузки, которое видно в левом верхнем углу окна программы ArbExpress.

Shortcut \

Теперь можно использовать заданный сигнал как сигнал произвольной функции. Его можно сохранить в виде файла, можно подготовить библиотеку тестовых сигналов и записать ее на карту флэш-памяти, которую можно устанавливать в генератор AFG3000 и использовать его и без компьютера. Наш пример относился к одноканальному генератору произвольных сигналов, но в случае двухканальных генераторов можно аналогичным путем задать два независимых сигнала.

Рис. 4.45. Окно шага Select Instrument

Рис. 4.46. Окно шага предварительного просмотра Preview Waveform

Рис. 4.47. Окно программы ArbExpress с полученной от осциллографа осциллограммой

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