CC BY
62Генератор сигналов
произвольной формы ГЕНС-101
Александр ВОЛОВИЧ
al_volovich@mail.ru Георгий ВОЛОВИЧ
g_volovich@mail.ru
Построенные на методе прямого цифрового синтеза, генераторы сигналов произвольной формы (ГСПФ) предоставляют пользователю гибкость и качество сигнала, недоступные для генераторов стандартных сигналов, построенных традиционными методами. Благодаря снижению стоимости электронных комплектующих цена ГСПФ постепенно приближается к цене генераторов стандартных сигналов.
Генераторы сигналов произвольной формы предоставляют разработчикам электронной аппаратуры значительно больше возможностей, чем генераторы стандартных сигналов (синус, прямоугольник, треугольник, пила). Эти генераторы способны создавать сигналы, близкие по форме к реальным. При использовании таких генераторов нет необходимости суммировать несколько сигналов, чтобы получить требуемый, например, при оценке интермодуляционных искажений, вносимых усилителем. С помощью ГСПФ разработчик может сначала создать стандартные колебания, а затем ввести в них специфические узкие импульсы, помехи и искажения, которые возникают в процессе эксплуатации.
Кроме того, ГСПФ позволяют воспроизводить сигналы, записанные при помощи самописца или осциллографа на реальном объекте. Это помогает уменьшить количество выездов на объект для испытания нового оборудования и повысить качество наладки при последующем серийном производстве.
Важная область применения ГСПФ — автомобильная электроника. Это связано с тем, что сигналы датчиков автомобильных систем не совпадают по форме со стандартными
сигналами. ГСПФ могут генерировать специфические испытательные сигналы для систем промышленной автоматики и т. д.
Основными параметрами, характеризующими ГСПФ, являются:
• максимальная тактовая частота — максимальная частота смены входного слова выходного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП);
• максимальная частота генерируемого сигнала. Обычно приводится частота синусоиды и пилообразного сигнала;
• разрешающая способность по амплитуде (вертикальное разрешение) — может быть указана в процентах от максимального размаха выходного напряжения или как разрядность выходного ЦАП;
• максимальная амплитуда сигнала (при не-нагруженном выходе или при нагрузке 50 Ом);
• объем памяти — указывается максимальное количество отсчетов ЦАП за период выходного сигнала.
По эксплуатационным возможностям ГСПФ подразделяются на:
• полностью автономные — пользователь имеет возможность установить режим или создать любую форму сигнала, не прибегая к помощи компьютера;
• частично автономные — управление генератором осуществляется в автономном режиме, за исключением создания новых форм колебаний, которые вырабатываются на компьютере и записываются в память генератора;
• генераторы — приставки к компьютеру;
• генераторы — внутрисистемные компьютерные платы.
Полностью автономные генераторы не нужно подключать к компьютеру, все параметры сигнала, в том числе форма, задаются органами управления на лицевой панели прибора. Но задать произвольную форму на таких генераторах непросто: руководство по программированию формы занимает не один десяток страниц, и ввод формы требует хорошего владения клавиатурой конкретного генератора. Кроме того, развитый интерфейс пользователя приводит к дополнительным расходам при проектировании и изготовлении генератора, поэтому автономные ГСПФ стоят намного дороже близких по характеристикам, но неавтономных приборов.
Генераторы, выполненные в виде приставки к компьютеру, позволяют производителю сэкономить на корпусе, органах управления и элементах индикации. Управление всеми параметрами сигнала осуществляется из про-
Таблица
Модель (изготовитель) Число каналов Выходная частота Частота отсчета, МГц Разрядность Объем памяти, Кслов Максимальная амплитуда, В (на нагрузке) Масса, кг, габариты, мм Дополнительные функции Примечание
ГЕНС-101 (Челэнергоприбор) 1 10-4 Гц...20 МГц 100 14 64 4 (50 Ом) 9(да) 0,7 205x160x105 АМ, ЧМ, ФМ, энергонезависимая память на 15 форм, частотомер Частично автономный
ГСС-93/1 (А-КИП) 1 10-8 Гц...31 МГц 40 12 16 5 (50 Ом) 8,5 386x363x109 АМ, ЧМ, ФМ, свип Автономный
33220А (Agilent) 1 10-6 Гц...20 МГц 50 14 64 5 (50 Ом) 10 (да) 3,4 303x261x104 АМ, ЧМ, ФМ, ШИМ, энергонезависимая память на 4 формы Частично автономный
AFG310 (Tektronix) 1 0,01 Гц...16 МГц (синус, прямоуг.) 0,01 Гц...100 кГц (треуг., пила) 16 12 16 5 (50 Ом) 5,5 411x214x99 АМ, ЧМ, энергонезависимая память на 4 формы Автономный
ГСПФ-053 (Руднев-Шиляев) 1 0,025 Гц...10 МГц 100 14 256 5 (50 Ом) 10 (да) 0,16 145x140x42 Компьютерная плата
AGENT B-230 (Аурис) 1 0,1 Гц...10 МГц (синус, треуг.) 0,1 Гц...50 МГц (прямоуг.) 100 14 64 8 (1 кОм) 4 (50 Ом) 0,2 192x54x18 Амплитудный анализатор Компьютерная плата
B-332 (Аурис) 2 0,1 Гц...10 МГц (синус, треуг.) 0,1 Гц...50 МГц (прямоуг.) 100 14 128 8 (1 кОм) 4 (50 Ом) 1,6 300x200x60 АМ, ЧМ, импульснопакетная, измерение напряжений Приставка ПК
АНР-3122 (Актаком) 2 0,02 Гц...10 МГц 80 12 128 10 1,3 260x210x70 Приставка ПК
PCG10 (Velleman) 1 0,01 Гц.1 МГц 32 8 32 - 235x165x47 Свип Приставка ПК
граммы ПК, сигналы передаются через один из стандартных интерфейсов (RS-232, USB или LPT). Генераторы-приставки дешевле автономных, но пользоваться ими не всегда удобно, поскольку они «привязаны» к ПК.
ГСПФ — платы расширения ПК — являются наиболее дешевым решением, но они не имеют гальванической изоляции от ПК, что во многих случаях неприемлемо. Если же на плате выход гальванически «отвязан», то такая плата перестает быть дешевой.
Частично автономные генераторы имеют упрощенный интерфейс пользователя (по сравнению с автономными) и в то же время позволяют управлять всеми параметрами сигнала без подключения ПК. Такие ГСПФ обычно имеют энергонезависимую память для хранения произвольных форм, что позволяет записать используемые произвольные сигналы в генератор из ПК и в дальнейшем устанавливать их по мере необходимости в автономном режиме. Упрощение интерфейса пользователя и программного обеспечения генератора приводит к снижению его цены.
В бюджетных моделях генераторов ведущие производители ГСПФ (Agilent, Fluke) отказались от полной автономности и выпустили частично автономные генераторы. Этот шаг был сделан для уменьшения цены при сохранении удобства использования и характеристик генераторов.
В России также начали выпускать частично автономный генератор сигналов произвольной формы ГЕНС-101 [1] (рисунок). Благодаря отказу от полной автономности удалось удержать цену ГЕНС-101 на уровне цен генераторов — приставок к ПК.
ГЕНС-101 обладает следующими характеристиками:
• одноканальный генератор с частотой преобразования l00 Мвыб/с;
• разрешение по напряжению 14 бит (16 384 дискреты);
• частота синусоиды до 20 МГц; пилы, произвольной формы (более 100 точек на период) до l МГц;
• амплитуда выходного сигнала 18 В п-п при ненагруженном выходе и 8 В п-п при нагрузке З0 Ом;
• до 65 536 точек на период;
• удобный пользовательский интерфейс на основе 4-строчного ЖКИ;
• доступ ко всем параметрам генератора через систему меню;
• режим отображения всех основных параметров сигнала одновременно;
• возможность хранения до 15 произвольных форм сигнала в энергонезависимой памяти генератора;
• гибкие режимы программного изменения параметров сигнала, в том числе возможность изменения параметра сигнала по заданной форме;
• синхровход и синхровыход для синхронизации генератора с другими устройствами;
• режим частотомера с разрешением до 10-9;
• режим счетчика импульсов;
• гальванически изолированный интерфейс ШВ для управления параметрами и формой сигнала с ПК.
Генератор ГЕНС-101 имеет встроенный аттенюатор -20 дБ и два выходных фильтра: Бесселя с частотой среза 10 МГц и Чебышева с частотой среза 25 МГц.
Бюджетные ГСПФ на российском рынке можно разделить по цене на три категории: от $1700, от $500 до $900, менее $500.
1. От $1700: в эту категорию входят автономные и полуавтономные генераторы лидеров рынка — модель АБОЗЮ фирмы Текхошх [2] и модель 33220А компании
Agilent [3]. К этой же категории принадлежит генератор ГСС-93/1 фирмы А-КИП, но сайт и страну происхождения этой фирмы авторам найти не удалось.
2. От $З00 до $900: в эту ценовую категорию входит частично автономный генератор ГЕНС-101 фирмы «Челэнергоприбор» [1], серия приставок ПК (модели AHP-3121/ 3122/3123) под торговой маркой «Актаком» [4] и приставка ПК B-332 [З] белорусской фирмы «Аурис».
3. Менее $З00: самыми доступными являются генераторы в виде платы ПК Agent B-230 [6] от «Аурис» и ГСПФ-0З2 [7] фирмы «Руднев-Шиляев». Также в этой категории находятся приставки ПК PCG10 от Velleman и ГСПФ-0З3 фирмы «Руднев-Шиляев».
В таблице приведены основные параметры некоторых моделей генераторов сигналов произвольной формы, представленных на российском рынке ■
Литература
1. w ww.limi.r u/gens/
2. w ww.tek.co m
3. w ww .agilent.c om
4. w ww.aktakom.r u/product/kio/ahp-3121_2.h tm З. w ww.auris.r u/rus/products/b332.h tm
6. w ww.auris.r u/rus/products/b230.h tm
7. w ww .rudshel.r u
