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Cosa fa un Generatore di forme d'onda arbitrarie?

Posted by marius 05/07/2021 0 Comment(s) 410 Strumenti di Misura,


Iniziamo spiegando cosa fa effettivamente un generatore di funzioni. Si tratta di un software o apparecchiatura di test elettronico utilizzato allo scopo di generare vari tipi di forme d'onda elettriche su un'ampia gamma di frequenze.

Alcune delle forme d'onda più comuni create da un generatore di funzioni sono le forme a dente di sega, l'onda triangolare, l'onda quadra e l'onda sinusoidale. Queste forme d'onda possono essere singole, che richiedono una sorgente di trigger esterna o interna, oppure possono essere ripetitive.

Non solo i generatori di funzioni creano onde sinusoidali, ma possono creare altre forme d'onda ripetitive, come impulsi, onde quadre, forme d'onda triangolari e dente di sega. Una caratteristica aggiuntiva che troverai su molti dei diversi generatori di funzioni è la possibilità di aggiungere un offset DC.

Nonostante il fatto che i generatori di funzioni coprano sia le frequenze RF che audio, in genere non si adattano alle applicazioni che richiedono segnali di frequenza stabili o a bassa distorsione. Altri generatori di segnale sono più appropriati quando sono necessari questi tratti.

I generatori di funzioni svolgono un ruolo fondamentale quando si tratta di sviluppare, testare e riparare apparecchiature elettroniche. Ad esempio, possono essere utilizzati per introdurre un segnale di errore in un circuito di controllo o come sorgente di segnale per testare gli amplificatori.

I generatori di funzioni tendono ad essere utilizzati principalmente per lavorare con circuiti analogici. Alcuni degli utenti e degli usi comuni per i generatori di funzioni sono i seguenti:
Hobbisti elettronici
Test di risposta e stimolo
Iniezione del segnale nel circuito
Caratterizzazione della risposta in frequenza
Apparecchiature elettriche e riparazioni elettroniche
- Istituzioni educative
- Ricerca e sviluppo

Un semplice generatore di funzioni creerà in genere una forma d'onda triangolare la cui frequenza è possibile controllare senza problemi. Questa onda triangolare viene utilizzata come base per tutte le altre uscite. La generazione dell'onda triangolare avviene caricando e scaricando un condensatore da una sorgente di corrente continua su base ripetitiva. Questo crea una rampa di tensione che è linearmente ascendente e discendente.

Un comparatore viene utilizzato per invertire la carica o la scarica quando la tensione di uscita raggiunge i limiti inferiore o superiore e questo crea quindi l'onda triangolare lineare. Variando la dimensione del condensatore e la corrente, si possono ottenere diverse frequenze.

È possibile produrre onde a dente di sega caricando lentamente il condensatore con una bassa corrente, ma utilizzando un diodo sulla sorgente esistente per una scarica rapida. La polarità del dente di sega risultante cambierà a causa della polaritàdel diodo, ad es. salita rapida e discesa lenta o caduta rapida e salita lenta.

 

Un generatore di funzioni può essere utilizzato come alimentatore?

Un alimentatore DC standard ti fornirà una fonte di tensione variabile per i circuiti CC. Per regolare la tensione di uscita è sufficiente ruotare la manopola. In modo simile, un generatore di funzioni può essere un alimentatore CA per circuiti CA. Con un generatore di funzioni, viene fornita una sorgente di tensione variabile, ma può anche variare la frequenza, che viene misurata in Hertz, oi cicli al secondo.

Molti dei generatori di funzioni oggi disponibili per la vendita possono alterare la forma del segnale di tensione alternata. L'onda sinusoidale è la forma più comune. Tuttavia, potresti anche scoprire che ci sono pulsanti che produrranno altre forme d'onda.

 

Qual è la differenza tra generatore di funzioni e generatore di segnale?

Poiché ci sono diversi generatori che possono essere utilizzati quando si tratta di test elettrici, può essere un po' confuso, quindi spiegheremo la differenza tra un generatore di segnale e un generatore di funzioni.

Un generatore di segnale renderà disponibili alle loro uscite forme d'onda sinusoidali con un'ampiezza o una frequenza impostabili. Nel caso siano presenti due canali, è possibile realizzare uscite anche in modo che varino in fase.

Può esserci la possibilità di aggiungere l'opzione per la modulazione del segnale con una seconda frequenza più bassa, che può essere periodica, come un tono audio, o non periodica, come la voce umana.

In aggiunta a ciò, il segnale può avere un burst inserito, come il burst di colore all'interno della trasmissione televisiva, oppure può spaziare tra due frequenze specificate in una scheda dimostrativa dell'oscilloscopio Rigol. I segnali di sweep sono ideali per esaminare circuiti le cui proprietà differiscono con la frequenza, come circuiti sintonizzati e filtri.

Sebbene non funzionino tutti allo stesso modo, molti dei generatori di segnale sono costruiti attorno al sintetizzatore di frequenza, che crea onde sinusoidali a frequenze specifiche, con una risoluzione di 10 μ/sec. Il dispositivo è centrato su un oscillatore in cristallo di quarzo, un oscillatore del dispositivo GPS o uno standard di frequenza al rubidio.

Quindi, ora che sai cos'è un generatore di segnale, diamo un'occhiata a dove differiscono i generatori di funzioni. I generatori di funzioni vanno oltre i generatori di segnale, consentendo la generazione di funzioni standard periodiche come rumore, cc, rampa su e giù, triangolo, quadrato e seno.

Quando parliamo di generatori di funzioni arbitrarie, spesso abbreviati in AFG, ci riferiamo ai generatori di funzioni che possono creare una forma d'onda periodica definita dall'utente.

Hai anche generatori di forme d'onda arbitrarie, che non devono essere confusi con generatori di funzioni arbitrarie. Il primo è un po' più complicato, con funzionalità aggiuntive. Con un AFG, è possibile creare solo una forma d'onda periodica personalizzata, mentre un AWG può generare una forma d'onda definita dall'utente di qualsiasi dimensione.

 

Come si configura un generatore di funzioni?

Le specifiche tipiche per un generatore di funzioni per uso generico sono le seguenti:
- Produce un'uscita a impulsi, a dente di sega, triangolare, quadrata e sinusoidale.
Ampiezza di uscita fino a 10 V picco-picco.
Supporto per modulazione di fase, modulazione di frequenza o modulazione di ampiezza.
- Alcuni generatori di funzioni possono essere agganciati in fase a una sorgente di segnale esterna, che potrebbe essere un altro generatore di funzioni o un riferimento di frequenza.
- Stabilità di frequenza di 500 ppm per un generatore digitale o 0,1% all'ora per generatori analogici.
- Può generare un'ampia gamma di frequenze.
Un'impedenza di uscita di 50 .
Alcuni generatori di funzioni forniranno una tensione di offset CC.
- È possibile modificare l'ampiezza, tipicamente mediante un attenuatore calibrato con regolazione continua per ogni decennio.

Naturalmente, ci sono differenze con ogni generatore di funzioni, ma questo dovrebbe aiutarti a capire cosa aspettarti.

Se si desidera utilizzare un generatore di funzioni per testare il comportamento di un circuito, è necessario seguire alcuni passaggi. Diamo un'occhiata a loro in modo da poter ottenere una migliore comprensione:
1. Accendere il generatore e scegliere il segnale di uscita desiderato, ovvero onda triangolare, onda sinusoidale e onda quadra.
2. I cavi di uscita dovrebbero ora essere collegati a un oscilloscopio in modo che il segnale di uscita sia visualizzato.
3. Utilizzare i controlli di frequenza e ampiezza per impostare i parametri.
4. I cavi di uscita del generatore di funzioni devono essere collegati all'ingresso del circuito che si desidera testare.
5. L'uscita del circuito deve essere collegata a un oscilloscopio oa un misuratore in modo da visualizzare la variazione di segnale risultante.

Se la tensione di uscita non è corretta, potresti chiederti cosa fare. Molti dei generatori di funzioni oggi disponibili sono stati progettati con un'impedenza di uscita di 50 . Il motivo è che i comuni cavi di collegamento RF hanno 50 ohm in termini di impedenze caratteristiche. Alcuni generatori avranno un'impedenza di uscita regolabile. Tuttavia, l'ampiezza di questi generatori è corretta quando l'uscita del generatore termina con un carico uguale all'impedenza di uscita. Pertanto, se l'uscita è terminata con il corretto terminatore passante, misurerai la tensione esatta come impostazione del generatore.

Se si utilizza un generatore di impedenza da 50 in un ingresso ad alta impedenza, ad esempio un oscilloscopio con un'impedenza di ingresso di 1 MΩ, si vedrà circa il doppio dell'uscita del generatore di stato.

Mettere un resistore non reattivo, ad esempio un resistore a film di carbonio, attraverso i terminali di uscita dell'impedenza di uscita sospetta del generatore è un test rapido che puoi fare. Dovresti controllare la tensione di uscita attraverso il resistore di terminazione, ma assicurati di fare attenzione a non superare la potenza nominale del resistore.

 

Parole finali sull'uso di un generatore di funzioni

Ecco qua: una panoramica dei generatori di funzioni. Questa è una delle apparecchiature di prova più vitali e versatili quando si tratta di prodotti elettrici. Speriamo che questa guida ti abbia aiutato a capire meglio come funziona e anche come differisce rispetto agli altri generatori che sono oggi sul mercato. 

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