Генераторы сигналов произвольной формы

Генераторы сигналов произвольной формы

Каталог оборудования

  • Измерительные приборы
      Измерительные приборы

    • Осциллографы
      • Осциллографы общего назначения
      • Осциллографы специального назначения
      • USB-осциллографы
      • Осциллографы портативные
      • Осциллографические пробники
    • Генераторы сигналов
      • Аналоговые генераторы сигналов
      • Векторные генераторы сигналов
      • Модульные генераторы сигналов
      • Многоканальные генераторы сигналов
      • Генераторы модулирующих сигналов
    • Источники питания
      • Источники питания переменного тока
      • Источники питания постоянного тока
      • Модульные блоки питания
      • Блоки электронных нагрузок
      • Высокопроизводительные источники питания
      • Системные источники питания
    • Анализаторы сигналов
      • Анализаторы FieldFox и ручные анализаторы спектра
      • Анализаторы сигналов серии X
      • Анализаторы спектра реального времени (RTSA)
      • Аудиоанализаторы
      • Базовые анализаторы сигналов (BSA)
      • Векторные анализаторы сигналов
    • Аксессуары и принадлежности
    • Анализаторы источников сигналов
    • Анализаторы качества электроэнергии
      • Анализаторы качества электроэнергии Fluke (США)
      • Анализаторы мощности Keysight (США)
    • Анализаторы коэффициента шума и источники шума
      • Анализаторы коэффициента шума серии NFA
    • Анализаторы параметров полупроводников
      • Параметрические анализаторы Keysight Technologies
    • Анализаторы питания постоянного и переменного тока
    • Анализаторы цепей
      • Анализаторы цепей серии ENA, от 5 Гц до 20 ГГц
      • Анализаторы цепей серии PNA, от 900 Гц до 120 ГГц
      • Векторные анализаторы цепей в формате PXI
      • Векторные анализаторы цепей серии Streamline с интерфейсом USB
      • Принадлежности для анализаторов цепей
      • Ручные ВЧ- и СВЧ-анализаторы FieldFox
    • Верификационные наборы
    • Генераторы сигналов произвольной формы
      • Генераторы импульсов
      • Прецизионные высокопроизводительные генераторы сигналов произвольной формы
    • Дигитайзеры
    • Измерение фазового шума
    • Измерители LCR и приборы для измерения импеданса
    • Измерители мощности
    • Логические анализаторы
    • Модульные приборы
    • Оптические и фотонные измерения
    • Параметрические анализаторы
    • Портативные приборы
      • Измерители температуры
      • Приборы для систем отопления, вентиляции и кондиционирования
      • Кабелеискатели
      • Пирометры
      • Лазерные дальномеры
      • Электроизмерительные приборы
      • Виброметры
      • Приборы для проверки батарей
      • Электрические тестеры
    • Принадлежности для ВЧ и СВЧ-измерений
      • Принадлежности для ВЧ и СВЧ-измерений Keysight Technologies
      • Усилители мощности Keysight Technologies
      • Усилители мощности Ophir RF
    • Принадлежности для тестирования ВЧ и СВЧ устройств
    • Радиоизмерительные комплексы
      • Радиоизмерительные комплексы Aeroflex (США)
    • Решения для тестирования коэффициента битовых ошибок (BERT)
    • САПР и измерительное ПО
      • Решения для моделирования устройств
      • Вспомогательное ПО
      • Измерительные приложения серии X для анализаторов сигналов
      • Прикладные программы
      • Программа для моделирования устройств Model Builder
      • Программа планарного электромагнитного 3D моделирования Momentum
      • Программа проверки качества модели MQA
      • Программа электротермического анализа HeatWave
      • Программное обеспечение для моделирования ВЧ схем GoldenGate
      • Программное обеспечение для проектирования ВЧ и СВЧ устройств Genesys
      • Программное обеспечение для проектирования на системном уровне SystemVue
      • Программное обеспечение электромагнитного 3D моделирования EMPro
      • САПР для моделирования полупроводниковых устройств IC-CAP
      • Система автоматизированного проектирования ADS
      • Среды программирования
    • Симуляторы GPS и ГЛОНАСС-сигналов
      • Симуляторы GPS и ГЛОНАСС-сигналов компании Spectracom
    • Системы сбора данных
    • Тепловизоры
      • Тепловизоры Fluke
      • Тепловизоры Keysight Technologies
    • Цифровые мультиметры и токоизмерительные клещи
      • Настольные мультиметры
      • Ручные мультиметры
      • Цифровые мультиметры в формате PXI
      • Токоизмерительные клещи
    • Частотомеры
      • Частотомеры Pendulum (Швеция)
      • Стандарты частоты Fluke (США)
      • Стандарты частоты Pendulum (Швеция)
      • Частотомеры производства СНГ
      • ВЧ частотомеры
      • СВЧ частотомеры
    • Регистраторы данных
  • Оборудование для испытаний на ЭМС
      Оборудование для испытаний на ЭМС

    • Генераторы электростатических разрядов и средства для аттестации
    • Генераторы импульсных помех
    • Имитаторы провалов-прерывания питания и источники магнитного поля
    • Оборудование для тестирования устойчивости к магнитному полю
    • Фликер и гармоники, устойчивость к искажениям питающей сети
    • Испытательные системы устойчивости к кондуктивным наведенным помехам
    • Испытательные системы для тестирования устойчивости к излучаемым помехам
    • Усилители мощности, малошумящие усилители, усилительные модули
      • Ламповые усилители мощности серии IFI TCCX (до 220 МГц)
      • Усилители мощности Milmega
      • Усилители мощности Teseq
    • Антенны измерительные и излучающие, генераторы поля
    • GTEM-камеры и полосковые линии
    • Реверберационные камеры и оборудование
    • Эквиваленты сети питания и полного сопротивления
    • Поглощающие клещи, токосъемники, пробники напряжения
    • Испытательное оборудование для автоэлектроники
    • Программное обеспечение для управления оборудованием лабораторий ЭМС
    • Принадлежности для проведения испытаний и оснащения испытательных лабораторий
    • Эталонные источники
    • Измерительные приемники
  • Оборудование и материалы для производства электроники
      Оборудование и материалы для производства электроники

    • Инспекция и контроль
      • Визуальный контроль
      • Контроль качества нанесения паяльной пасты
      • Автоматическая оптическая инспекция (АОИ) качества пайки
      • Рентгеновский контроль
    • Нанесение паяльной пасты
      • Нанесение методом дозирования
      • Нанесение методом трафаретной печати
      • Нанесение методом каплеструйной печати
    • Монтаж компонентов
      • Монтаж выводных компонентов
      • Монтаж SMD-компонентов
    • Оплавления припоя
      • Отверждение материалов
      • Конвекционная пайка
      • Парофазная пайка
      • Пайка волной
    • Селективная пайка
    • Конвейерные системы
      • Конвейерные системы Mycronic
      • Конвейерные системы PROMASS
      • Конвейерные системы ASYS
    • Электрическое тестирование
    • Подготовка и хранение компонентов
      • Подготовка компонентов
      • Хранение компонентов
    • Ремонт
      • Ремонтные станции для SMD-компонентов
      • Ремонтные станции для DIP-компонентов
    • Отмывка
      • Отмывка печатных плат
      • Отмывка трафаретов
      • Отмывка оснастки, инструментов, тары
    • Влагозащита и герметизация
      • Селективное нанесение защитных материалов
      • Нанесение влагозащитных материалов методом погружения
      • Отверждение влагозащитных материалов
    • Вспомогательное оборудование
      • Генераторы газа
      • Дымоулавливающие системы
      • Маркировка печатных плат
      • Устройства нанесения и считывания маркировки
      • Разделители групповых заготовок
      • Установки для заготовки кабеля
      • Контроль качества отмывки
    • Вспомогательные продукты
      • Термопрофайлеры
      • Вспомогательные продукты для работы с материалами для пайки
      • Расходные материалы и аксессуары для трафаретных принтеров
      • Системы хранения
      • Вспомогательные устройства для стереомикроскопа
    • ПО для управления производством
    • Поддержка заказчиков
      • Техническая поддержка
      • Технологическая поддержка
      • Информационная поддержка
  • Технологическое оборудование для микроэлектроники
      Технологическое оборудование для микроэлектроники

    • Плазменные процессы
      • Плазменная обработка
      • Плазмохимическое травление
      • Плазмохимическое осаждение
    • Атомно-слоевое осаждение
    • Термические процессы
      • Быстрый термический отжиг
      • Оплавление припоя и корпусирование
      • Термические процессы в диффузионных печах
      • Конвейерные печи
    • Фотолитография
      • Отмывка и операции с фоторезистом
      • Совмещение и экспонирование
      • Безмасковая литография
    • Электронно-лучевая литография
    • Ионная имплантация
    • Вакуумное напыление
    • Шлифовка и полировка
    • Дисковая резка и скрайбирование
      • Дисковая резка и вспомогательное оборудование
      • Скрайбирование
    • Микросварка, монтаж и тестирование компонентов
      • Монтаж компонентов
      • Сварка выводов
      • Тестирование соединений
    • Flip-Chip монтаж компонентов
    • Аналитическое оборудование
    • Оснастка для работы с подложками
  • Испытательное оборудование
      Испытательное оборудование

    • Испытательные климатические камеры
      • Климатические камеры тепла-холода-влаги
      • Настольные климатические камеры
      • Камеры входного типа
      • Термобарокамеры
      • Термошоковые камеры
      • Камеры специального типа
      • Камеры глубокого вакуума
    • Виброиспытательное оборудование
      • Электродинамические вибростенды LDS малой мощности, 0,94-5,12 кН
      • Электродинамические вибростенды LDS средней мощности, 8,9-57,8 кН
      • Электродинамические вибростенды LDS большой мощности, 80-289 кН
      • Столы скольжения и расширительные столы LDS
      • Электродинамические вибростенды Thermotron, 10-53 кH
      • Электромеханические вибростенды
      • Датчики ускорения (акселерометры)
      • Эквиваленты нагрузки для аттестации вибростендов
    • Ударные стенды
    • Центрифуги испытательные
    • Системы управления вибрационными испытаниями и сбора данных
    • Распродажа испытательного оборудования
  • Промышленные 3D-принтеры и 3D-сканеры
      Промышленные 3D-принтеры и 3D-сканеры

    • 3D-принтеры по металлу
    • 3D-принтеры по пластику
    • 3D-принтеры по керамике
    • 3D-принтеры песчано-полимерные
    • 3D-сканеры
      • Оптические 3D-сканеры
      • Лазерные 3D-сканеры
      • Беспроводные 3D-сканеры
      • Ручные 3D-сканеры
    • Расходные материалы для 3D-принтеров
      • Металлический порошок
      • Фотополимерная смола
    • Области применения 3D-принтеров
      • Быстрое прототипирование и макетирование
      • Стоматология
  • Решения для производства кабельных сборок и жгутов
      Решения для производства кабельных сборок и жгутов

    • Перемотка и складирование
      • Податчики
      • Смотчики
      • Накопители
    • Простая нарезка
    • Нарезка и зачистка
    • Полностью автоматические линии
      • Полностью автоматические линии с обжимом проводов
      • Модули для полностью автоматических линий
    • Зачистка
      • Оборудование для ступенчатой зачистки коаксиального кабеля
      • Оборудование для зачистки одиночных проводов
      • Оборудование для зачистки оболочки кабеля
      • Оборудование для зачистки оптоволоконного кабеля и волокон
      • Бесконтактная зачистка провода лазером
    • Обжим
      • Прессы для обжима контактов и наконечников на ленте
      • Прессы для обжима одиночных контактов и наконечников
      • Прессы для обжима контактов и наконечников россыпью
      • Прессы для обжима соединителей типов RJ-11 RJ-45
      • Аппликаторы для обжима
    • Ультразвуковая сварка
    • Термоусадка
      • Оборудование для инфракрасной термоусадки
    • Маркировка
      • Каплеструйная маркировка
      • Термотрансферная маркировка
      • Маркировка горячей штамповкой
      • Принтеры для печати этикеток
      • Лазерная маркировка
    • Лентообмотка
    • Оплетение
    • Обработка полужестких кабелей
    • Обработка экрана
      • Автоматическое оборудование для скрутки экранов и проводов
      • Автоматическое оборудование для обрезки экрана и жил проводов
      • Автоматическое оборудование для расплетения экрана
    • Свивка проводов
    • Проверка качества
      • Автоматическое оборудование для определения разрывного усилия
      • Специализированные стенды проверки качества
    • Проверка кабельных сборок и жгутов
      • Автоматизированные системы контроля монтажа
      • Портативные кабельные тестеры
    • Решения для обработки жгутов
    • Программное обеспечение
  • Паяльное оборудование
      Паяльное оборудование

    • Универсальное паяльное оборудование
      • Паяльные станции
      • Многофункциональные паяльные станции
      • Системы пайки в среде азота
      • Паяльники
      • Паяльники с подачей припоя
      • Паяльные ванны
    • Демонтажное и ремонтное оборудование
      • Демонтажные станции
      • Ремонтные станции
      • Термовоздушные станции
      • Демонтажный инструмент
      • Держатели плат и инструмента
      • Предварительные нагреватели
    • Дымоуловители
    • Вспомогательное оборудование и материалы
      • Инструменты для работы с припоем и ленточными компонентами
      • Вакуумные захваты
      • Устройства для подачи припоя и уменьшения разбрызгивания флюса
      • Подставки под паяльники и под катушки с припоем
      • Очистители и восстановители наконечников
    • Тестеры и термометры для паяльного оборудования
      • Термометры
      • Тестеры паяльного оборудования
      • Тестеры ESD
    • Термофены
    • Расходные материалы
      • Наконечники
      • Насадки и сопла
      • Подсоединители головок для паяльников с подачей азота
      • Нагревательные элементы
      • Фильтры
      • Сменные ванны
      • Разное
    • Замены снятого с производства оборудования
  • Метрологическое оборудование
      Метрологическое оборудование

    • Для поверки средств измерений электро- и радиотехнических величин
      • Калибраторы процессов Fluke (США)
      • Калибраторы оборудования Fluke (США)
      • Эталоны электрических величин
      • Калибраторы сопротивлений и емкостей Meatest
      • Измерительные мосты и магазины сопротивлений производства СНГ
    • Для поверки средств измерений теплотехнических величин
      • Многоканальные измерители температуры
      • Термостаты жидкостные
      • Калибраторы температуры (сухоблочные)
      • Первичные преобразователи температуры
      • Печи для поверки термопар
      • Калибраторы температуры поверхностные
      • Термостаты эталонных мер прецизионные (суховоздушные)
      • Калибраторы температуры инфракрасные
      • Аппараты для обслуживания ячеек
      • Ячейки с реперной точкой МТШ-90
      • Ампулы (ячейки) тройной точки воды
      • Приборы для измерения теплопроводности
      • Калибраторы-измерители температуры
      • Автоматизированные рабочие места
  • Промышленная мебель
      Промышленная мебель

    • Рабочие места Viking
    • Дополнительное оснащение рабочих мест Viking
    • Тумбы
    • Подкатные столы, стойки и тележки
    • Шкафы сухого хранения
    • Шкафы, стеллажи
    • Стулья антистатические
    • Модульные стойки для хранения компонентов
    • Решения для обработки жгутов
    • Тяжелая мебель серии Титан
  • Антистатическое оснащение
      Антистатическое оснащение

    • Антистатическая одежда и обувь
      • Антистатическая одежда VKG Tools
      • Антистатическая обувь
      • Антистатические перчатки и защитные очки
    • Антистатическая тара и упаковка
      • Антистатическая тара
      • Треи для хранения компонентов и плат
      • Антистатическая упаковка
    • Средства заземления
      • Узлы и колодки заземления
      • Антистатические браслеты, коврики и комплекты
      • Антистатические бахилы и ремешки
    • Приборы ESD-мониторинга и аудита
      • Приборы для измерения сопротивления
      • Измерители напряженности статического поля
      • Устройства управлением доступом в EPA-зону
    • Ионизаторы воздуха
    • Антистатические напольные покрытия
      • Антистатический линолеум
      • Наливные антистатические полы
    • Дымоулавливающие системы
    • Антистатический инструмент
    • Системы хранения компонентов
      • Настольные системы хранения компонентов
      • Системы складского хранения
    • Вспомогательные ESD-принадлежности
      • Офисное оборудование
      • Чистящие средства
      • Разметка участков ESD
    • Рабочие и антистатические лампы
    • ESD-консультации и аудит
      • ESD-консультации и аудит
    • Одежда и дополнительное оснащение для чистых комнат
  • Оборудование в наличии
      Оборудование в наличии

    • Испытательное оборудование в наличии
    • Оборудование для микроэлектроники в наличии
    • Оборудование и материалы для производства электроники в наличии
    • Паяльное оборудование в наличии
    • Промышленные 3D-принтеры и 3D-сканеры в наличии
  • Материалы
      Материалы

    • Материалы для пайки
      • Паяльные пасты
      • Припои
      • Флюсы и разбавители
      • Жидкость для парофазной пайки
    • Материалы для защиты и обслуживания
      • Технические аэрозоли PRF
      • Защитные лаки
      • Очистители
      • Смазочно-защитные материалы
      • Специальные аэрозоли
    • Материалы для отмывки электронных модулей
    • Материалы для защиты электронных модулей
      • Защитные лаки

Как устроен генератор сигналов?

Устройство генерирует импульсы различной природы для замера параметров электронных приборов. Большинство генераторов работает только при наличии входного импульса, амплитуда которого постоянно меняется.

Стандартная модель сигнального генератора состоит из нескольких частей:

  1. Экран на передней панели. Нужен для отслеживания колебаний и управления ими.
  2. Редактор. Расположен в верхней половине экрана. Позволяет выбрать функцию.
  3. Секвенсор. Размещён чуть ниже редактора, дает информацию о частоте колебаний.
  4. Регулятор. Контролирует и настраивает частоту изменений.
  5. Выходы сигналов. Обычно располагаются под экраном в самом низу прибора. Рядом – кнопка включения оборудования.

Смещение сигнала и его амплитуда обычно регулируются 2 кнопками. Работа с файлами происходит через мини-панель. Она дает пользователю просмотреть результаты тестирования или сохранить их для будущего анализа.

Принцип действия

Рассмотрим схему действия на примере простейшего электронного генератора. Есть проводник и магнитное поле, по которому он движется. В качестве проводника обычно используют рамку.

Принцип действия таков:

  1. Рамка крутится внутри поля и пересекает линии магнитной индукции, отчего образуется электродвижущая сила.
  2. Электродвижущая сила воздействует на ток, который начинает двигаться по рамке.
  3. Электроток проникает в наружную цепь за счет контактных колец.

Схема генератора похожа на схему усилителя. Разница в том, что у первого нет источника входного сигнала. Он заменяется сигналом положительной обратной связи (ПОС).

В процессе обратной связи (ОС) часть выходного сигнала направляется на входную цепь. Структура такого импульса задается спецификой цепи обратной связи. Чтобы обеспечить нужную периодичность колебаний, цепи ОС создают на базе LC или RC-цепей. Частота будет зависеть от времени перезарядки конденсатора.

После формировки в цепи ПОС сигнал отправляется на вход усилителя. Там он умножается в несколько раз и поступает на выход. Оттуда часть отправляется на вход посредством цепи ПОС и снова ослабляется, возвращаясь к исходному значению. Благодаря такой схеме внутри устройства поддерживается постоянная амплитуда выходного сигнала.

Виды генераторов сигналов

Приборы различаются по ряду характеристик. Например, по форме сигнала (синусоидальные, прямоугольные, в виде пилы), по частоте (низкочастотные, высокочастотные), по принципу возбуждения (независимое, самовозбуждение). Однако существует несколько основных видов — о них и расскажем подробнее.

Синусоидальный

Прибор усиливает первоначальный синусоидный код в десятки раз. На выходе получается частота до 100 МГц. При этом исходный синус, как правило, не превышает 50 МГц. Генераторы синусоидального импульса активно используют при проверке блоков питания, инверторов и другой высокочастотной техники, а также радиоаппаратуры.

Генератор низкочастотный

Ниже схема самого простого низкочастотного генератора. На ней видно, что в приборе присутствуют переменные резисторы. Они позволяют корректировать форму и частоту сигнала. Изменить силу импульса можно подключенным модулятором KK202.

Такой прибор подойдет для настройки аудиоаппаратуры (звуковых усилителей, проигрывателей). Наиболее доступным вариантом низкочастотного генератора является обычный компьютер. Достаточно скачать драйверы и подключить его к аппаратуре через переходник.

Генератор звуковой частоты

Стандартная конструкция с микросхемами внутри. Напряжение подается в селектор, а сам сигнал генерируется в одной или нескольких микросхемах. Частоту можно настраивать при помощи модуляционного регулятора. Прибор отличается более обширным диапазоном частоты, чем аналоги (до 2000 кГц).

Импульсы произвольной формы

Генераторы с импульсами произвольной формы имеют повышенную точность. Погрешность минимальная — до 3%. Выходной импульс подвергается тонкой регулировке с применением шестиканального селектора. Прибор вырабатывает частоту от 70 Гц.

Устройства делят по степени синхронизации. Зависит она от типа коннектора, который установлен в прибор. Поэтому сигнал может усиливаться за 15-40 ньютон-секунд. Некоторые модели работают на 2 режимах – линейном и логарифмическом. Режим меняется переключателем, за счет чего корректируется амплитуда.

Контроллеры сложных сигналов

В сборке присутствуют только многоканальные селекторы, так как приборы получают импульсы сложной формы. Сигналы многократно усиливаются, режим можно изменить при помощи регулятора. Вариацией такого прибора считается DDS (устройство по схеме прямого цифрового синтеза).

Базовая плата оборудуется микроконтроллерами, которые легко снимаются и ставятся на место. В некоторых моделях можно заменить микроконтроллер одним движением. Если редактор монтированный, ограничители установить нельзя. Прибор генерирует измерительный сигнал мощностью до 2000 кГц с погрешностью до 2%.

Генератор цифрового сигнала

Цифровые генераторы популярны, потому что отличаются высокой точностью. Пользоваться ими удобно, однако они нуждаются в тщательной настройке. Здесь стоят коннекторы KP300, резисторы достигают сопротивления от 4 Ом. Это позволяет добиться предельно допустимого внутреннего напряжения в схеме.

Области применения

Генераторы сигналов используют современные лаборатории разработчиков электронных и измерительных приборов. Одинаковые генераторы могут применяться в кабинетах от начального до продвинутого уровня.

Однако эти функциональные устройства применяют для настройки и тестирования оборудования и в областях, более доступных обывателю. Вот лишь неполный список устройств, которые используют генераторы:

  • мобильные телефоны, техника для передачи данных, радио- и телеприемники;
  • вычислительные приборы;
  • инверторы, источники бесперебойного питания от электричества или импульсов;
  • бытовые приборы (СВЧ-печи, стиральные и посудомоечные машины);
  • измерительные приборы (амперметры, вольтметры, осциллографы);
  • медицинская аппаратура (томографы, электрокардиографы, аппараты УЗИ).

Находчивые пользователи применяют устройства и для иных целей. Например, прибором Tektonix AFG 3000 измеряли емкости, а RStamp SMA100A хорошо показал себя в регулировке аэронавигационных систем.

Узнайте, как ваш компьютер может работать в качестве генератора сигналов произвольной формы. В данной статье мы будем использовать Scilab для генерирования цифровых сигналов, которые могут быть преобразованы в аналоговые сигналы с помощью звукового аппаратного обеспечения компьютера.

В последнее время я пишу статьи, которые демонстрируют использование Scilab для различных задач обработки сигналов. Эксперименты с DSP в такой вычислительной среде чрезвычайно удобны; алгоритмы, используемые в системах связи, датчиках и аудиосистемах, могут быть быстро разработаны и усовершенствованы, а сигналы могут быть тщательно проанализированы во временной и частотной областях.

Следующий шаг – расширить всю эту деятельность по обработке сигналов в область реальных сигналов напряжения, и Scilab делает выполнение этого очень простым (я предполагаю, что ваш компьютер может воспроизводить звук). В настоящее время у меня нет доступа к MATLAB, но я предполагаю, что он обеспечивает эквивалентные функциональные возможности, поэтому я надеюсь, что почти всё в этой статье будет актуально и для пользователей MATLAB. Существует еще одна бесплатная альтернатива MATLAB под названием GNU Octave. Я никогда не использовал его, поэтому я был бы признателен за любые отзывы пользователей Octave о том, как в нем реализовать операции преобразования цифры в аналог, обсуждаемые в этой и следующей статьях.

Вероятно, существует довольно много способов использовать эти возможности преобразования Scilab в аналог (или MATLAB в аналог). Один из вариантов использования, который приходит на ум, – это тестирование высокочастотной части беспроводного передатчика путем генерирования модулирующих сигналов основной полосы частот в Scilab и преобразования их в аналоговые сигналы, которые подаются на радиочастотную схему. В данной статье мы остановимся на более общем приложении: использование типового компьютера в качестве генератора сигналов произвольной формы.

Прежде чем перейти к основной части статьи, взгляните на предыдущие статьи по этой теме, чтобы ознакомиться с контекстом обсуждения.

Предыдущие статьи о цифровой обработке сигналов в Scilab

  • Основы цифровой обработки сигналов (ЦОС, DSP) для синусоидальных сигналов с Scilab
  • Как выполнить анализ в частотной области с помощью Scilab
  • Как использовать Scilab для анализа амплитудно-модулированных РЧ сигналов
  • Как использовать Scilab для анализа частотно-модулированных РЧ сигналов
  • Как выполнить частотную модуляцию оцифрованным аудиосигналом с помощью Scilab
  • Цифровая обработка сигналов в Scilab: как удалить шум в аудиозаписи с помощью фильтров обработки звука
  • Обработка звука в Scilab: как реализовать спектральное вычитание
  • Цифровая обработка сигналов в Scilab: как декодировать сигнал частотной манипуляции
  • Цифровая обработка сигналов в Scilab: понятие фазового рассогласования при декодировании частотной манипуляции (FSK)
  • Как использовать I/Q сигналы для создания надежного декодера частотной манипуляции (FSK)
  • Как обработать I/Q сигналы в программно определяемом радиоприемнике (SDR)

Базовая система

Единственное, что вам нужно из дополнительного аппаратного обеспечения, – это аудиокабель с разъемами на обоих концах. Один конец подключается к разъему наушников на компьютере, а второй конец подает сигнал на соответствующую схему (или на осциллограф). На следующей фотографии показано, как я подключил пробник осциллографа Tektronix к аудиоразъему.

Подключение аудиокабеля с выхода компьютера к осциллографу для тестирования генерируемых сигналов

Команда, которую мы будем использовать для генерирования аналоговых сигналов, называется sound(). Её единственный обязательный входной аргумент – это массив чисел, который вы хотите отправить на звуковой цифро-аналоговый преобразователь. Значения в этом массиве должны быть больше или равны –1 и меньше или равны +1. Это удобно, если вы работаете с синусоидальными сигналами, потому что функции sin() и cos() генерирую сигналы в этом диапазоне. Однако, в целом, вам необходимо знать амплитуды вашего сигнала и масштабировать их в диапазон по мере необходимости.

Функция sound() также принимает аргумент для необходимой частоты дискретизации. Если вы не указываете частоту дискретизации, то она использует значение по умолчанию, которое составляет 22,05 кГц.

Пока мы говорим о частоте дискретизации, я должен упомянуть о серьезном ограничении, которое затрагивает любые попытки использовать звуковое оборудование компьютера в качестве генератора сигналов. Это аппаратное обеспечение предназначено для аудиосигналов, и, следовательно, его максимальная частота дискретизации была выбрана в соответствии с качеством звука, которое должно обеспечиваться аппаратным обеспечением. У меня сложилось впечатление, что в настоящее время многие компьютеры поддерживают частоты дискретизации до 192 кГц, но четкую информацию по этому вопросу найти трудно.

Генерирование синусоиды

Давайте начнем с простого примера. Мы сгенерируем синусоиду 441 Гц и рассмотрим некоторые осциллограммы.

SignalFrequency = 441; SamplingFrequency = 22.05e3; Samples_per_Cycle = SamplingFrequency/SignalFrequency; n = 0:(Samples_per_Cycle-1); Signal_OneCycle = sin(2*%pi*n / (SamplingFrequency/SignalFrequency));

Массив n, и следовательно, и массив Signal_OneCycle, имеет длину 50. Период сэмплирования составляет 1/22050 ≈ 45 мкс. Таким образом, один период сигнала длится приблизительно 50 × 45 мкс = 2.25 мс. Я предпочитаю, чтобы общая продолжительность составляла примерно 10 секунд, чтобы у меня было достаточно времени, чтобы посмотреть на сигнал на осциллографе. Следующий цикл for используется для расширения массива Signal_OneCycle до массива, длина которого соответствует требуемой длительности сигнала.

CycleDuration = (1/SamplingFrequency) * length(n); FullSignal = 0; for k=1:(10/CycleDuration) > FullSignal = ; > end

Теперь мы готовы генерировать сигнал. Нам не нужно указывать частоту дискретизации, потому что частота дискретизации, которую я использовал (22,05 кГц) равна значению по умолчанию.

sound(FullSignal)

Следующая осциллограмма показывает сгенерированный сигнал. Внизу мы можете увидеть измерения размаха (пик-пик) сигнала и частоты. Амплитуда сигнала, взятого напрямую с разъема наушников, вероятно, будет достаточной для многих приложений; если вам нужно более высокое напряжение, то будет достаточно простой схемы на операционном усилителе.

Осциллограмма сгенерированной синусоиды

Одним особенно удобным аспектом генерирования аналоговых сигналов таким способом является то, что функция регулировки громкость на компьютере дает вам превосходный контроль над амплитудой сигнала. Следующие осциллограммы дают представление о взаимосвязи между амплитудой сигнала и выставленной на компьютере громкостью.

Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 1Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 2Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 3

Генерирование треугольного сигнала

Следующие команды могут использоваться для генерирования треугольного сигнала. Мы будем использовать ту же частоту (т.е. 441 Гц), то есть длину в 25 выборок.

LowerLimit = -1; UpperLimit = 1; StepSize = (UpperLimit — LowerLimit)/(length(n)/2); UpwardRamp = LowerLimit:StepSize:(UpperLimit — StepSize); DownwardRamp = UpperLimit:-StepSize:(LowerLimit + StepSize); TriangleWave_OneCycle = ; TriangleWave_Full = -1; for k=1:(10/CycleDuration) > TriangleWave_Full = ; > end sound(TriangleWave_Full)Сгенерированный треугольный сигнал

Прежде чем мы закончим, я хочу отметить, что эта система обеспечивает не только удобное управление амплитудой, но и быструю настройку частоты: вы можете изменить частоту аналогового сигнала, не изменяя цифровые значения, а указав другую частоту дискретизации при вызове функции sound(). Например, если указанная частота дискретизации выше исходной частоты дискретизации в 2 раза, то новая частота сигнала будет выше, чем исходная частота, в 2 раза.

sound(TriangleWave_Full, SamplingFrequency*2)Сгенерированный сигнал с частотой вдвое больше исходной частотыsound(TriangleWave_Full, SamplingFrequency/2)Сгенерированный сигнал с частотой вдвое меньше исходной частоты

Мы обсудили простой способ, который использует Scilab (или MATLAB), чтобы превратить обычный компьютер в генератор сигналов произвольной формы. В данной статье представлены команды Scilab для генерирования синусоидального и треугольного сигналов, а в следующей статье мы рассмотрим другие типы сигналов.

Сохранить или поделиться

Обычно мы публикуем в этом блоге советы по работе с осциллографом, но сегодня мы хотим рассказать о другом контрольно-измерительном приборе, который часто используется вместе или наряду с осциллографами.

Генераторы сигналов произвольной формы (англ. — Arbitrary Waveform Generator (AWG)) являются самыми гибкими среди всех генераторов. Эти приборы могут генерировать любые математически описанные сигналы, включая синусоидальные, импульсные, модулированные, многотональные, поляризованные и фазоуправляемые сигналы. Часто генератор сигналов произвольной формы выступает в роли рабочей лошадки, поскольку может выполнять функции генераторов любого другого типа. Типовая структурная схема генератора сигналов произвольной формы показана ниже. Сначала цифровое описание сигнала извлекается из памяти. Затем выборки сигнала поступают на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), фильтруются, усиливаются и выводятся в виде аналогового сигнала.

Типовая структурная схема генератора сигналов произвольной формы

Подробное описание функциональных блоков генератора сигналов произвольной формы

1. Память

Цифровое представление сигнала может загружаться в память генератора сигналов произвольной формы из различных программных приложений, таких как MATLAB, LabView, Visual Studio Plus, IVI и SCPI. Память тактируется с максимальной частотой дискретизации, которую поддерживает генератор. Объём памяти определяет максимальное время воспроизведения сигнала. Для определения времени воспроизведения можно воспользоваться простым правилом: нужно разделить объём памяти на частоту дискретизации. Чем выше частота дискретизации, тем быстрее будет расходоваться память.

2. Секвенсор

Секвенсор может решить проблему ограниченного объёма памяти, позволяя строить сигнал из отдельных сегментов. Для этого секвенсору нужно извлекать из памяти только ключевые фрагменты сигнала, а не считывать её постоянно. Это можно представить себе так: допустим, вы записываете матч по гольфу. Сколько времени займёт запись, если записывать только те моменты, когда игроки бьют по мячу, а их прогулки и установку мяча не записывать? Секвенсор работает примерно так же, считывая из памяти только переходы сигнала, и не обращаясь к ней, когда сигнал не меняется. Синхронизация поддерживается генератором синхросигнала, который включает воспроизведение в нужные моменты. Синхрособытие может быть внутренним, внешним или поступать из другого генератора.

3. Маркеры и синхросигналы

Выходы маркеров нужны для синхронизации внешнего оборудования. Входы синхросигналов используются для изменения режима работы секвенсора, что приводит к подаче на ЦАП сигнала нужной формы. В приложениях, требующих точной синхронизации (например, для создания широкополосных ЛЧМ сигналов) могут использоваться аппаратные или программные синхрособытия. Кроме того, их можно использовать для синхронизации нескольких генераторов, которые надо запускать одновременно.

4. Генератор тактовой частоты

Генерация сигнала выполняется под управлением внутреннего или внешнего источника тактовой частоты. Контроллер памяти сохраняет элементы сигнала в памяти, а затем подаёт их в нужном порядке на ЦАП. Контроллер памяти экономит место, зацикливая повторяющиеся элементы, что позволяет записывать такие элементы в память сигнала лишь однократно. Генератор тактовой частоты управляет работой и ЦАПа и секвенсора.

5. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Содержимое памяти сигнала считывается в ЦАП. Здесь цифровые значения напряжения преобразуются в аналоговые напряжения. Разрядность ЦАПа непосредственно характеризует вертикальное разрешение генератора сигналов произвольной формы. Чем выше разрядность ЦАПа, тем больше вертикальное разрешение, и тем больше деталей может содержать выходной сигнал. Для достижения большей скорости обновления сигнала по сравнению со скоростью чтения памяти, ЦАПы могут использовать интерполяцию.

6. Фильтр нижних частот

Поскольку сигнал на выходе ЦАПа представляет собой последовательность ступенек напряжения, он богат гармониками и требует фильтрации для получения сглаженного синусоидального аналогового сигнала.

7. Выходной усилитель

После фильтра сигнал поступает на усилитель. Усилитель контролирует коэффициент усиления и смещение. Это даёт гибкость, необходимую для настройки амплитуды и смещения выходного сигнала в зависимости от конкретного приложения. Например, вам может понадобиться широкий динамический диапазон для сигналов РЛС и спутникового оборудования или широкая полоса для высокоскоростных и когерентных оптических решений.