Генератор сигналов это: Генератор сигналов | это… Что такое Генератор сигналов?

Генератор сигналов | это… Что такое Генератор сигналов?

Генератор сигналов — это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический или другой), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.). Генераторы широко используются для преобразования сигналов, для измерений и в других областях. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например усилителя охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра)

Содержание 1 Генераторы электрических колебаний 1.1 Генераторы гармонических колебаний 2 История 3 Устойчивость генераторов 3.1 Фазовый анализ генератора Мейснера 3.2 Фазовый анализ LC-генератора с СR положительной обратной связью 4 Применение 5 См. также 6 Примечания 7 Ссылки

Генераторы электрических колебаний

• По форме выходного сигнала:
  • Синусоидальных, гармонических колебаний (сигналов) (генератор Мейснера, генератор Хартли (индуктивная трёхточка), генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка) и др. )^[1]
  • Прямоугольных импульсов — мультивибраторы, тактовые генераторы
  • Функциональный генератор — прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов
  • Генератор линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН)
  • Генератор шума

Существуют также генераторы более сложных сигналов, таких, как телевизионная испытательная таблица

• По частотному диапазону:
  • Низкочастотные
  • Высокочастотные
• По принципу работы:
  • Стабилизированные кварцевым резонатором — Генератор Пирса
  • Блокинг-генераторы
  • LC-генераторы
  • RC-генераторы^[2][3]
  • Генераторы на туннельных диодах
• По назначению:
  • Генератор тактовых импульсов

Большинство генераторов являются преобразователями постоянного тока в переменный ток. Маломощные генераторы строят на однотактных усилительных каскадах. Более мощные однофазные генераторы строят на двухтактных (полумостовых) усилительных каскадах, которые имеют больший КПД и позволяют на транзисторах той же мощности построить генератор с приблизительно вдвое большей мощностью. Однофазные генераторы ещё большей мощности строят по четырёхтактной (полномостовой) схеме, которая позволяет приблизительно ещё вдвое увеличить мощность генератора. Ещё большую мощность имеют двухфазные и трёхфазные двухтактные (полумостовые) и четырёхтактные (полномостовые) генераторы.

Генераторы гармонических колебаний

Блок схема генератора

Генератор (производитель) гармонических колебаний представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Усилитель с отрицательной обратной связью является дискриминатором (подавителем, активным фильтром). Усилитель генератора может быть как однокаскадным, так и многокаскадным.

Типовой график зависимости амплитуды выходного сигнала генератора от частоты

LC-генератор с перекрёстными связями на кольце из двух инверторов

Цепи положительной обратной связи выполняют две функции: сдвиг сигнала по фазе для получения петлевого сдвига близкого к n*2π и фильтра, пропускающего нужную частоту. Функции сдвига фазы и фильтра могут быть распределены на две составные части генератора — на усилитель и на цепи положительной обратной связи или целиком возложены на цепи положительной обратной связи. В цепи положительной обратной связи могут стоять усилители.

Необходимыми условиями для возникновения гармонических незатухающих колебаний являются:

1. петлевой сдвиг фазы равный n*360°±90°,
2. петлевое усиление >1,
3. рабочая точка усилительного каскада в середине диапазона входных значений.
Необходимость третьего условия.
Петлевой сдвиг фазы и в триггере и в генераторе равен около 360°. Петлевое усиление в триггере почти вдвое больше, чем в генераторе, но триггер не генерирует, так как рабочие точки каскадов в триггере смещены на края диапазона входных значений и эти состояния в триггере устойчивы, а состояние со средней величиной входных значений — неустойчиво. Такой характеристикой обладает компаратор.
В гармоническом генераторе среднее состояние устойчивое, а отклонения от среднего состояния неустойчивые.

История

В 1887 году Генрих Герц на основе катушки Румкорфа изобрёл и построил искровой генератор электромагнитных волн.

В 1913 году Александр Мейснер (Германия) изобрёл электронный генератор Мейснера на ламповом каскаде с общим катодом с колебательным контуром в выходной (анодной) цепи с трансформаторной положительной обратной связью на сетку.^[4]

В 1914 году Эдвин Армстронг (США) запатентовал электронный генератор на ламповом каскаде с общим катодом с колебательным контуром во входной (сеточной) цепи с трансформаторной положительной обратной связью на сетку.

В 1915 году американский инженер из Western Electric Company Ральф Хартли, разработал ламповую схему известную как генератор Хартли, известную также как индуктивная трёхточечная схема («индуктивная трёхточка»). В отличие от схемы А. Мейсснера, в ней использовано автотрансформаторное включение контура. Рабочая частота такого генератора обычно выше резонансной частоты контура.

В 1919 году Эдвин Колпитц изобрёл генератор Колпитца на электронной лампе с подключением к колебательному контуру через ёмкостной делитель напряжения, часто называемый «ёмкостная трёхточка».

В 1932 году американец Гарри Найквист разработал теорию устойчивости усилителей, которая также применима и для описания устойчивости генераторов. (Критерий устойчивости Найквиста-Михайлова).

Позже было изобретено множество других электронных генераторов.

Устойчивость генераторов

Устойчивость генераторов складывается из двух составляющих: устойчивость усилительного каскада по постоянному току и устойчивость генератора по переменному току.

Фазовый анализ генератора Мейснера

Генераторы «индуктивная трёхточка» и «ёмкостная трёхточка» могут быть построены как на инвертирующих каскадах (с общим катодом, с общим эмиттером), так и на неинвертирующих каскадах (с общей сеткой, с общим анодом, с общей базой, с общим коллектором).

Каскад с общим катодом (с общим эмиттером) сдвигает фазу входного сигнала на 180°. Трансформатор, при согласном включении обмоток, сдвигает фазу ещё на приблизительно 180°. Суммарный петлевой сдвиг фазы составляет приблизительно 360°. Запас устойчивости по фазе максимален и равен почти ± 90°. Таким образом генератор Мейснера относится, с точки зрения теории автоматического управления (ТАУ), к почти идеальным генераторам. В транзисторной технике каскаду с общим катодом соответствует каскад с общим эмиттером.

Фазовый анализ LC-генератора с СR положительной обратной связью

LC-генераторы на каскаде с общей базой наиболее высокочастотны, применяются в селекторах каналов почти всех телевизоров, в гетеродинах УКВ приёмников. Для гальванической развязки в цепи положительной обратной связи с коллектора на эмиттер стоит CR-цепочка, которая сдвигает фазу на 60°. Генератор работает, но не на частоте свободных колебаний контура, а на частоте вынужденных колебаний, из-за этого генератор излучает две частоты: большую — на частоте вынужденных колебаний и меньшую на частоте свободных колебаний контура. При первой итерации две частоты образуют четыре: две исходные и две суммарноразностные. При второй итерации четыре частоты производят ещё большее число суммарноразностных частот. В результате, при большом числе итераций получается целый спектр частот, который в приёмниках смешивается с входным сигналом и образует ещё большее число суммарноразностных частот. Затем всё это подаётся в блок обработки сигнала. Кроме этого, запас устойчивости работы по фазе этого генератора составляет +30°. Чтобы уменьшить шунтирование контура каскадом применяют частичное включение контура через ёмкостной делитель, но при этом происходит дополнительный перекос фазы. При одинаковых ёмкостях дополнительный перекос фазы составляет 45°. Суммарный петлевой сдвиг фазы 60°+45°=105° оказывается больше 90° и устройство попадает из области генераторов в область дискриминаторов, генерация срывается. При оптимально рассчитанном емкостном делителе запас устойчивости по фазе составляет менее 30°.

Генератор Мейснера на каскаде с общей базой, с частичным включением контура без перекоса фазы.

Если в «ёмкостной трёхточке» на каскаде с общей базой в цепи положительной обратной связи вместо CR-цепочки включить трансформатор со встречным включением обмоток, то петлевой сдвиг фазы составит около 360°. Генератор станет почти идеальным. Чтобы уменьшить шунтирование контура каскадом и не внести дополнительного перекоса фазы, нужно применить частичное включение контура без дополнительного перекоса фазы через два симметричных отвода от катушки индуктивности. Такой генератор излучает одну частоту и имеет наибольший запас устойчивости по фазе (± 90°).

Применение

Далеко не полный список устройств, в которых применяются генераторы сигналов:

• Устройства связи — радиоприемники (гетеродин в супергетеродинных радиоприёмниках), телевизионные приемники, мобильные телефоны, приёмопередатчики, аппаратура передачи данных и др.
• Измерительные приборы — осциллографы, измерительные вольтметры, амперметры и др.
• Медицинское оборудование — электрокардиографы, томографы, рентгенографы, электронные тонометры, аппараты для ультразвукового исследования (УЗИ), физиотерапевтические приборы и др.
• эхолоты.
• Бытовая техника — программируемые стиральные машины, СВЧ-печи, посудомоечные машины и др.

См. также

• Электронный усилитель
• Фильтр
• Автогенератор
• Генератор, управляемый напряжением
• Генератор Мейснера (Генератор Армстронга)
• Генератор Хартли
• Генератор Колпитца
• Генератор Клаппа
• Генератор Вачкара
• Генератор Пирса (кварцевый)
• RC-генератор
• Критерий устойчивости Найквиста-Михайлова
• Измерительный генератор
• Гетеродин
• Стабильность частоты

Примечания

1. ↑ http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb2/CHAPTER2/2-8/2-8-1/2-8-1.htm На рис.8.1.а) изображён генератор Мейснера, а не генератор Хартлея
2. ↑ http://radiomaster.ru/stati/radio/gen.php Рис.1.7 RC-генератор на транзисторе. Рис.1.8 RC-генератор с мостом Вина.
3. ↑ http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb2/CHAPTER2/2-8/2-8-1/2-8-1.htm Рис.8.9. RC-генератор с трёхзвенной фазосдвигающей цепочкой (а) и осциллограмма выходного сигнала (б)
4. ↑ http://historic. ru/books/item/f00/s00/z0000027/st054.shtml Радиотехника и радиофизика

Ссылки

• Шамшин И. Г., История технических средств коммуникации. Учеб. пособие., 2003. Дальневосточный Государственный Технический Университет.
• http://radiomaster.ru/stati/radio/gen.php Генераторы синусоидальных колебаний
• http://projects.org.ua/project/generators/generators.html Генераторы

Генератор сигналов | это… Что такое Генератор сигналов?

Генератор сигналов — это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический или другой), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.). Генераторы широко используются для преобразования сигналов, для измерений и в других областях. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например усилителя охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра)

Содержание 1 Генераторы электрических колебаний 1. 1 Генераторы гармонических колебаний 2 История 3 Устойчивость генераторов 3.1 Фазовый анализ генератора Мейснера 3.2 Фазовый анализ LC-генератора с СR положительной обратной связью 4 Применение 5 См. также 6 Примечания 7 Ссылки

Генераторы электрических колебаний

• По форме выходного сигнала:
  • Синусоидальных, гармонических колебаний (сигналов) (генератор Мейснера, генератор Хартли (индуктивная трёхточка), генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка) и др.)^[1]
  • Прямоугольных импульсов — мультивибраторы, тактовые генераторы
  • Функциональный генератор — прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов
  • Генератор линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН)
  • Генератор шума

Существуют также генераторы более сложных сигналов, таких, как телевизионная испытательная таблица

• По частотному диапазону:
  • Низкочастотные
  • Высокочастотные
• По принципу работы:
  • Стабилизированные кварцевым резонатором — Генератор Пирса
  • Блокинг-генераторы
  • LC-генераторы
  • RC-генераторы^[2][3]
  • Генераторы на туннельных диодах
• По назначению:
  • Генератор тактовых импульсов

Большинство генераторов являются преобразователями постоянного тока в переменный ток. Маломощные генераторы строят на однотактных усилительных каскадах. Более мощные однофазные генераторы строят на двухтактных (полумостовых) усилительных каскадах, которые имеют больший КПД и позволяют на транзисторах той же мощности построить генератор с приблизительно вдвое большей мощностью. Однофазные генераторы ещё большей мощности строят по четырёхтактной (полномостовой) схеме, которая позволяет приблизительно ещё вдвое увеличить мощность генератора. Ещё большую мощность имеют двухфазные и трёхфазные двухтактные (полумостовые) и четырёхтактные (полномостовые) генераторы.

Генераторы гармонических колебаний

Блок схема генератора

Генератор (производитель) гармонических колебаний представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Усилитель с отрицательной обратной связью является дискриминатором (подавителем, активным фильтром). Усилитель генератора может быть как однокаскадным, так и многокаскадным.

Типовой график зависимости амплитуды выходного сигнала генератора от частоты

LC-генератор с перекрёстными связями на кольце из двух инверторов

Цепи положительной обратной связи выполняют две функции: сдвиг сигнала по фазе для получения петлевого сдвига близкого к n*2π и фильтра, пропускающего нужную частоту. Функции сдвига фазы и фильтра могут быть распределены на две составные части генератора — на усилитель и на цепи положительной обратной связи или целиком возложены на цепи положительной обратной связи. В цепи положительной обратной связи могут стоять усилители.

Необходимыми условиями для возникновения гармонических незатухающих колебаний являются:
1. петлевой сдвиг фазы равный n*360°±90°,
2. петлевое усиление >1,
3. рабочая точка усилительного каскада в середине диапазона входных значений.
Необходимость третьего условия.
Петлевой сдвиг фазы и в триггере и в генераторе равен около 360°. Петлевое усиление в триггере почти вдвое больше, чем в генераторе, но триггер не генерирует, так как рабочие точки каскадов в триггере смещены на края диапазона входных значений и эти состояния в триггере устойчивы, а состояние со средней величиной входных значений — неустойчиво. Такой характеристикой обладает компаратор.
В гармоническом генераторе среднее состояние устойчивое, а отклонения от среднего состояния неустойчивые.

История

В 1887 году Генрих Герц на основе катушки Румкорфа изобрёл и построил искровой генератор электромагнитных волн.

В 1913 году Александр Мейснер (Германия) изобрёл электронный генератор Мейснера на ламповом каскаде с общим катодом с колебательным контуром в выходной (анодной) цепи с трансформаторной положительной обратной связью на сетку.^[4]

В 1914 году Эдвин Армстронг (США) запатентовал электронный генератор на ламповом каскаде с общим катодом с колебательным контуром во входной (сеточной) цепи с трансформаторной положительной обратной связью на сетку.

В 1915 году американский инженер из Western Electric Company Ральф Хартли, разработал ламповую схему известную как генератор Хартли, известную также как индуктивная трёхточечная схема («индуктивная трёхточка»). В отличие от схемы А. Мейсснера, в ней использовано автотрансформаторное включение контура. Рабочая частота такого генератора обычно выше резонансной частоты контура.

В 1919 году Эдвин Колпитц изобрёл генератор Колпитца на электронной лампе с подключением к колебательному контуру через ёмкостной делитель напряжения, часто называемый «ёмкостная трёхточка».

В 1932 году американец Гарри Найквист разработал теорию устойчивости усилителей, которая также применима и для описания устойчивости генераторов. (Критерий устойчивости Найквиста-Михайлова).

Позже было изобретено множество других электронных генераторов.

Устойчивость генераторов

Устойчивость генераторов складывается из двух составляющих: устойчивость усилительного каскада по постоянному току и устойчивость генератора по переменному току.

Фазовый анализ генератора Мейснера

Генераторы «индуктивная трёхточка» и «ёмкостная трёхточка» могут быть построены как на инвертирующих каскадах (с общим катодом, с общим эмиттером), так и на неинвертирующих каскадах (с общей сеткой, с общим анодом, с общей базой, с общим коллектором).

Каскад с общим катодом (с общим эмиттером) сдвигает фазу входного сигнала на 180°. Трансформатор, при согласном включении обмоток, сдвигает фазу ещё на приблизительно 180°. Суммарный петлевой сдвиг фазы составляет приблизительно 360°. Запас устойчивости по фазе максимален и равен почти ± 90°. Таким образом генератор Мейснера относится, с точки зрения теории автоматического управления (ТАУ), к почти идеальным генераторам. В транзисторной технике каскаду с общим катодом соответствует каскад с общим эмиттером.

Фазовый анализ LC-генератора с СR положительной обратной связью

LC-генераторы на каскаде с общей базой наиболее высокочастотны, применяются в селекторах каналов почти всех телевизоров, в гетеродинах УКВ приёмников. Для гальванической развязки в цепи положительной обратной связи с коллектора на эмиттер стоит CR-цепочка, которая сдвигает фазу на 60°. Генератор работает, но не на частоте свободных колебаний контура, а на частоте вынужденных колебаний, из-за этого генератор излучает две частоты: большую — на частоте вынужденных колебаний и меньшую на частоте свободных колебаний контура. При первой итерации две частоты образуют четыре: две исходные и две суммарноразностные. При второй итерации четыре частоты производят ещё большее число суммарноразностных частот. В результате, при большом числе итераций получается целый спектр частот, который в приёмниках смешивается с входным сигналом и образует ещё большее число суммарноразностных частот. Затем всё это подаётся в блок обработки сигнала. Кроме этого, запас устойчивости работы по фазе этого генератора составляет +30°. Чтобы уменьшить шунтирование контура каскадом применяют частичное включение контура через ёмкостной делитель, но при этом происходит дополнительный перекос фазы. При одинаковых ёмкостях дополнительный перекос фазы составляет 45°. Суммарный петлевой сдвиг фазы 60°+45°=105° оказывается больше 90° и устройство попадает из области генераторов в область дискриминаторов, генерация срывается. При оптимально рассчитанном емкостном делителе запас устойчивости по фазе составляет менее 30°.

Генератор Мейснера на каскаде с общей базой, с частичным включением контура без перекоса фазы.

Если в «ёмкостной трёхточке» на каскаде с общей базой в цепи положительной обратной связи вместо CR-цепочки включить трансформатор со встречным включением обмоток, то петлевой сдвиг фазы составит около 360°. Генератор станет почти идеальным. Чтобы уменьшить шунтирование контура каскадом и не внести дополнительного перекоса фазы, нужно применить частичное включение контура без дополнительного перекоса фазы через два симметричных отвода от катушки индуктивности. Такой генератор излучает одну частоту и имеет наибольший запас устойчивости по фазе (± 90°).

Применение

Далеко не полный список устройств, в которых применяются генераторы сигналов:

• Устройства связи — радиоприемники (гетеродин в супергетеродинных радиоприёмниках), телевизионные приемники, мобильные телефоны, приёмопередатчики, аппаратура передачи данных и др.
• Измерительные приборы — осциллографы, измерительные вольтметры, амперметры и др.
• Медицинское оборудование — электрокардиографы, томографы, рентгенографы, электронные тонометры, аппараты для ультразвукового исследования (УЗИ), физиотерапевтические приборы и др.
• эхолоты.
• Бытовая техника — программируемые стиральные машины, СВЧ-печи, посудомоечные машины и др.

См. также

• Электронный усилитель
• Фильтр
• Автогенератор
• Генератор, управляемый напряжением
• Генератор Мейснера (Генератор Армстронга)
• Генератор Хартли
• Генератор Колпитца
• Генератор Клаппа
• Генератор Вачкара
• Генератор Пирса (кварцевый)
• RC-генератор
• Критерий устойчивости Найквиста-Михайлова
• Измерительный генератор
• Гетеродин
• Стабильность частоты

Примечания

1. ↑ http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb2/CHAPTER2/2-8/2-8-1/2-8-1.htm На рис.8.1.а) изображён генератор Мейснера, а не генератор Хартлея
2. ↑ http://radiomaster.ru/stati/radio/gen.php Рис.1.7 RC-генератор на транзисторе. Рис.1.8 RC-генератор с мостом Вина.
3. ↑ http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb2/CHAPTER2/2-8/2-8-1/2-8-1.htm Рис.8.9. RC-генератор с трёхзвенной фазосдвигающей цепочкой (а) и осциллограмма выходного сигнала (б)
4. ↑ http://historic. ru/books/item/f00/s00/z0000027/st054.shtml Радиотехника и радиофизика

Ссылки

• Шамшин И. Г., История технических средств коммуникации. Учеб. пособие., 2003. Дальневосточный Государственный Технический Университет.
• http://radiomaster.ru/stati/radio/gen.php Генераторы синусоидальных колебаний
• http://projects.org.ua/project/generators/generators.html Генераторы

Типы и технологии » Заметки по электронике

Многие типы генераторов сигналов используются во многих тестовых системах, подающих стимул на тестируемое устройство.

---

Генераторы сигналов включает:
Основы генератора сигналов

Типы генераторов сигналов: Основы генератора радиочастотных сигналов Генератор сигналов произвольной формы Генератор функций Генератор импульсов

---

Генератор сигналов — это часть испытательного оборудования, которое генерирует электрический сигнал в форме волны. Это используется в качестве стимула для тестируемого элемента.

Генераторы сигналов

во всех их формах широко используются в системах тестирования и разработки вместе с другими измерительными приборами.

Глядя на то, что такое генератор сигналов, можно увидеть, что они бывают разных форм — существует множество типов генераторов сигналов, каждый из которых используется для обеспечения различной формы сигнала. Некоторые из них обеспечивают РЧ-сигналы, другие — аудиосигналы, некоторые могут обеспечивать различные формы волны, а третьи — только импульсы.

Генераторы сигналов

используются уже много лет. Ранние типы были очень простыми по стандартам современных различных типов генераторов сигналов. Уровни производительности, а также разнообразие доступных объектов увеличились и улучшились.

Что такое генератор сигналов

Генераторы сигналов

выпускаются в различных формах, способных генерировать различные формы сигналов для различных тестовых приложений. Некоторые из этих контрольно-измерительных приборов предназначены для тестирования радиочастот, в то время как другие используются для тестирования звука, возможно, в качестве генератора синусоидального сигнала и т. д., а третьи — для подачи импульсов, возможно, для возбуждения цифровых схем. Существуют тысячи различных приложений для генераторов сигналов.

Однако они отличаются от контрольно-измерительных приборов, таких как осциллографы, цифровые мультиметры, анализаторы спектра и т. д., тем, что они не измеряют сигнал, а генерируют сигнал, подаваемый на тестируемое устройство.

Соответственно стоит определить генератор сигналов:

Генератор сигналов Определение:

Генератор сигналов — это электронный измерительный прибор, который создает или генерирует повторяющиеся или неповторяющиеся сигналы. Форма волны может быть разной формы и амплитуды. Генераторы сигналов всех типов в основном используются при проектировании, производстве, обслуживании и ремонте электронных устройств.

Обзор типов генераторов сигналов

Глядя на то, что такое генератор сигналов, можно увидеть, что существует множество различных типов генераторов сигналов:

• Генератор сигналов произвольной формы :   Генератор сигналов произвольной формы — это тип генератора сигналов, который создает сигналы очень сложной формы, которые могут быть заданы пользователем. Эти сигналы могут быть практически любой формы и могут быть введены различными способами, вплоть до указания точек на сигнале.

  Генератор сигналов произвольной формы можно рассматривать как очень сложный функциональный генератор.

  Будучи значительно более сложными, генераторы сигналов произвольной формы стоят дороже, чем функциональные генераторы, и часто их полоса пропускания более ограничена из-за методов, необходимых для генерации сигналов.
  

  Подробнее о . . . . Генератор сигналов произвольной формы, AWB.

  
  
• Генератор аудиосигналов:   Как следует из названия, этот тип генератора сигналов используется для аудиоприложений. Такие генераторы сигналов работают в звуковом диапазоне, обычно примерно от 20 Гц до 20 кГц и более, и часто используются в качестве генераторов синусоидальных колебаний. Они часто используются при аудиоизмерениях частотной характеристики и для измерения искажений. В результате они должны иметь очень плоскую характеристику, а также очень низкий уровень гармонических искажений.
• Функциональный генератор:   Функциональный генератор — это тип генератора сигналов, который используется для генерации простых повторяющихся сигналов. Обычно этот тип генератора сигналов генерирует сигналы или функции, такие как синусоидальные, пилообразные, прямоугольные и треугольные сигналы.

  Ранние генераторы функций, как правило, полагались на схемы аналоговых генераторов, которые напрямую создавали формы сигналов. Современные генераторы функций могут использовать методы цифровой обработки сигналов для генерации сигналов в цифровом виде, а затем преобразовывать их из цифрового в аналоговый формат.

  Многие генераторы функций имеют тенденцию ограничиваться более низкими частотами, поскольку именно здесь часто требуются формы сигналов, создаваемые этим типом генератора сигналов. Однако возможно получение более высокочастотных версий.
  

  Подробнее о . . . . Генератор функций.

  
  
• Генератор импульсов:   Как следует из названия, генератор импульсов представляет собой разновидность генератора сигналов, создающего импульсы. Эти генераторы сигналов часто представляют собой генераторы логических импульсов, которые могут генерировать импульсы с переменной задержкой, а некоторые даже предлагают переменное время нарастания и спада.

  Импульсы часто нужны при тестировании различных цифровых, а иногда и аналоговых цепей. Способность генерировать импульсы позволяет запускать цепи или посылать последовательности импульсов на устройство для обеспечения требуемого стимула.
  

  Подробнее о . . . . Генератор импульсов.

  
  
• Генератор РЧ-сигналов:   Как видно из названия, этот тип генератора сигналов используется для генерации РЧ- или радиочастотных сигналов.

  Типичный генератор радиочастотных сигналов Генератор радиочастотных сигналов может использовать различные методы для генерации сигнала. В генераторах аналоговых сигналов использовались автономные генераторы, хотя в некоторых для повышения стабильности использовались методы частотной автоподстройки частоты. Однако большинство генераторов радиочастотных сигналов используют синтезаторы частоты для обеспечения необходимой стабильности и точности. Могут использоваться как методы фазовой автоподстройки частоты, так и методы прямого цифрового синтеза. Генераторы радиочастотных сигналов часто имеют возможность добавлять модуляцию к форме волны. Генераторы нижнего уровня могут иметь возможность добавлять AM или FM, но высокопроизводительные генераторы ВЧ-сигналов могут добавлять форматы модуляции OFDM, CDMA и т. д. . поэтому их можно использовать для тестирования сотовых и беспроводных систем.
  

  Подробнее о . . . . Генератор радиочастотных сигналов.

  
  
• Генератор векторных сигналов:   Генератор векторных сигналов — это тип генератора радиочастотных сигналов, который генерирует радиочастотные сигналы со сложными форматами модуляции, такими как QPSK, QAM и т. д.

  Векторные генераторы сигналов, как правило, используются для тестирования современных данных. системы связи, все, от Wi-Fi до 4G, мобильных телекоммуникационных систем 5G и многих других решений для подключения, в которых используются передовые формы волны. Поскольку в этих формах сигналов используются схемы модуляции, а в формах сигналов используется информация о фазе, часто требуется векторный генератор сигналов.
  

Форматы генератора сигналов

Как и другие формы испытательного оборудования для электроники, генераторы сигналов доступны в различных форматах. Доступные типы форматов в определенной степени зависят от точного типа генератора сигналов, но есть несколько вариантов, которые могут быть доступны.

• Традиционное оборудование для стендовых испытаний:   Традиционное оборудование для стендовых испытаний — это то, что приходит на ум, когда речь идет об испытательных приборах. Автономная коробка, которая включает в себя сам генератор, а также источник питания, функции управления, дисплей и внешние элементы управления, обычно считается испытательным оборудованием. Эти тестовые инструменты охватывают наибольший объем, но не всегда являются наиболее подходящими, поскольку другие варианты также могут иметь свои преимущества.
• Плата прибора для тестирования стойки:   Существуют тестовые модули, которые можно вставить в тестовую стойку Ранние стоечные системы включали VXI, но сегодня наиболее широко используется PXI. Основанный на популярном стандарте ПК, известном как PCI, PXI является открытым стандартом, управляемым PXI Systems Alliance, PXISA, который взял стандарт PCI и обновил его для приложений контрольно-измерительных приборов. Стойка состоит из базовой 19-дюймовой стоечной системы, которая включает блок питания, а первый слот зарезервирован для контроллера или связи с внешним ПК. Остальные слоты для карт можно использовать для контрольно-измерительных приборов. Доступен широкий выбор генераторов сигналов, генераторов функций, генераторов сигналов произвольной формы и т. д. Такой подход идеален для построения автоматизированной системы с несколькими узлами. Несмотря на то, что может показаться на первый взгляд, можно получить испытательные приборы PXI с очень высокими характеристиками, многие из которых не уступают по характеристикам стендовому испытательному оборудованию.
• Генератор USB-сигналов:   Еще одним вариантом для многих измерительных приборов в наши дни является использование мощности ПК для выполнения нескольких функций измерительного прибора. Тестовый модуль обеспечивает функциональность тестового оборудования, в данном случае генерируя сигнал, но электропитание, элементы управления и дисплей обеспечиваются ПК. Это позволяет покупать гораздо более дешевые инструменты, сохраняя при этом возможности и производительность.
• Использовать сгенерированную компьютером форму волны:   В некоторых случаях можно сгенерировать цифровую форму волны на компьютере с помощью приложения или программы генератора сигналов. Результирующий сигнал может быть отправлен через аудиоразъем звуковой карты. Этот маршрут предлагает очень дешевый способ создания сигнала, но он ограничен выходом звука ПК или звуковой карты. Это может быть идеальным для некоторых приложений, но окончательный вывод очень зависит от звука или вывода с ПК, и этот путь, возможно, не лучший вариант, если требуется вывод с гарантированной производительностью.

Существует множество различных форматов генераторов сигналов в зависимости от физического формата измерительного прибора. Если требуется автономное оборудование, часто идеальным вариантом является стендовое испытательное оборудование, но для систем и областей, где доступны ПК, другие варианты могут подойти лучше.

Различные типы генераторов сигналов могут создавать различные типы сигналов. Их можно использовать в различных приложениях, некоторые тестируют радиочастотное оборудование, другие обеспечивают стимулы для логических плат, а третьи используются во множестве различных областей для обеспечения различных необходимых стимулов. При рассмотрении того, что такое генератор сигналов, необходимо определить тип генератора, необходимого для данной работы.

Другие тестовые темы:
Анализатор сетей передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра LCR-метр Измеритель наклона, ГДО Логический анализатор ВЧ измеритель мощности Генератор радиочастотных сигналов Логический пробник PAT-тестирование и тестеры Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI ГПИБ Граничное сканирование / JTAG Получение данных
    Вернуться в меню “Тест”. . .

из 5 генераторов сигналов, какие из них подходят для вашего проекта?

Тестирование продукта и отладка программного обеспечения — две самые большие проблемы, с которыми сталкиваются инженеры встраиваемых систем при создании нового продукта. Чтобы упростить процесс, разработчики встроенных систем должны вкладывать средства в различные типы оборудования для тестирования электроники, которые обеспечивают четкую и краткую обратную связь и представление о производительности продукта. Логические анализаторы и анализаторы протоколов являются двумя наиболее популярными инструментами отладки для встроенных систем, но есть еще один универсальный инструмент, который можно использовать в различных приложениях для тестирования электроники: генератор сигналов.

Генератор сигналов — это устройство для диагностического тестирования электронных систем, функционирующее путем выработки электрического сигнала в соответствии с требованиями пользователя. Существует множество типов генераторов сигналов — всего пять — каждый тип предлагает уникальные преимущества и области применения, основанные на его способности генерировать сигналы с различными характеристиками. В этой части блога мы рассмотрим, что такое генераторы сигналов и как они используются для измерения производительности электронных продуктов.

Что такое генератор сигналов?

Генератор сигналов — это электронное устройство, генерирующее аналоговые или цифровые электронные сигналы. Сигнал, создаваемый генератором сигналов, может быть откалиброван в соответствии с пользовательскими спецификациями и отрегулирован на основе его частоты, импеданса, формы сигнала, модуляции и выходного напряжения. Генераторы сигналов используются для тестирования электронных устройств и инструментов в различных приложениях, поэтому существует несколько различных типов генераторов сигналов:

Генераторы

Электронный генератор классифицируется как генератор сигналов. Он генерирует периодический колебательный низкочастотный электронный сигнал, который может быть аналоговым или цифровым (синусоидальный сигнал или сигнал прямоугольной формы). Генераторы являются типичным компонентом микросхем процессоров или микроконтроллеров, где они обеспечивают синхронизацию цифровых устройств.

Стандартные генераторы сигналов

Стандартные генераторы сигналов часто используются для измерения функциональных свойств и характеристик электронных устройств, таких как радиоприемники. Они генерируют аналоговые электрические сигналы в широком диапазоне уровней выходной мощности и вариаций формы волны (модуляции).

Синтезаторы частот

Синтезаторы частот принимают одну входную частоту и генерируют электрические сигналы в широком диапазоне частот в соответствии с запрограммированной логикой. Они используются во многих типах электронных устройств, включая телефоны, телевизоры и системы глобального позиционирования (GPS).

Генераторы импульсов

Генератор импульсов — это часть электронного испытательного оборудования, которое генерирует прямоугольные импульсы. Генераторы импульсов аналогичны генераторам функций, но используются в проектах, включающих цифровые схемы, тогда как генераторы функций используются с аналоговыми схемами.

Генераторы случайного шума

Генераторы случайного шума могут делать очень интересные вещи. Генератор случайного шума предназначен для генерации случайных электрических сигналов. Вместо того, чтобы генерировать электрический сигнал в соответствии с пользовательскими спецификациями, генератор случайного шума генерирует случайные сигналы в пределах параметров, установленных пользователем. Генератор случайного шума можно использовать для измерения коэффициента шума и частотной характеристики электронного устройства или даже для генерации случайных чисел.

Как работает генератор сигналов?

У пяти упомянутых выше типов генераторов сигналов есть один общий аспект: все они используются для производства электрических сигналов. Однако каждый тип уникален по типам сигналов, которые он способен генерировать, и, следовательно, по своим приложениям для тестирования. Электрический сигнал можно описать как напряжение, значение которого изменяется во времени в соответствии с функцией, заданной пользователем.

Генератор сигналов, используемый для тестирования электронного устройства, обычно используется вместе с каким-либо измерительным устройством. Генератор сигналов используется для создания электрического сигнала, известного как входной сигнал, который вызовет отклик, известный как выходной сигнал, от тестируемого устройства. Выходной сигнал будет получен измерительным устройством, таким как анализатор протокола или логический анализатор, что позволит разработчику увидеть, действительно ли был получен ожидаемый результат. Если устройство отвечает должным образом, тест пройден. В противном случае разработчику придется дополнительно исследовать аномальное или неожиданное поведение устройства.

Современные генераторы сигналов имеют интуитивно понятный пользовательский интерфейс, который позволяет легко настраивать целевые переменные в зависимости от требований проекта. Ряд ручек и переключателей на лицевой панели генератора сигналов позволяет пользователям настраивать тип формы волны, уровень напряжения, частоту, инверсию сигнала и другие характеристики.

Различные типы генераторов сигналов

Когда мы представили пять категорий генераторов сигналов ранее в этом разделе, мы включили несколько устройств, излучающих сигналы, наряду со стандартными генераторами сигналов, которые используются при тестировании электроники. В категории стандартных или «универсальных» генераторов сигналов мы можем дополнительно разделить генераторы сигналов на три подтипа: аналоговые и векторные (также называемые цифровыми) генераторы сигналов и генераторы цифровых последовательностей.

Аналоговый генератор сигналов

Аналоговый генератор сигналов представляет собой устройство, конструкция которого основана на синусоидальном генераторе. Это устройство также было первым продуктом, когда-либо проданным компанией Hewlett-Packard в 1939 году. Термин «аналоговый» относится к типам сигналов, которые может создавать это устройство: непрерывным и синусоидальным. Аналоговые генераторы сигналов эффективно производят сигналы в звуковом и радиочастотном диапазонах и эффективны для измерения звуковых искажений и других свойств электронных устройств.

Векторный генератор сигналов

В то время как аналоговые генераторы сигналов все еще используются, векторные генераторы сигналов представляют собой следующий этап в развитии этой технологии. Векторные генераторы сигналов используются для измерения и тестирования цифровых систем связи, которые уже нельзя должным образом протестировать с помощью аналогового оборудования. Они могут генерировать радиосигналы с цифровой модуляцией в различных форматах.

Цифровой генератор шаблонов

Цифровой генератор шаблонов — это полезный диагностический инструмент для инженеров встраиваемых систем, программирующих проекты с протоколами связи I2C, SPI или USB. Генераторы цифровых последовательностей выдают логические сигналы — сигналы прямоугольной формы, которые представляют собой единицы и нули при изменении уровня напряжения. Генераторы цифровых шаблонов можно использовать для тестирования встроенных систем и цифровых интегральных схем.

Заключение

Генератор сигналов позволяет инженерам встроенных систем генерировать электрический сигнал в соответствии с их точными характеристиками и использовать его в качестве входного сигнала для измерения отклика и производительности любого электронного устройства. Тем не менее, разработчикам встраиваемых систем по-прежнему потребуется правильный инструмент измерения для эффективного захвата и записи ответа от их устройства для проверки функций и проверки производительности.