Кіріспе

Электрондық сигналдар жасайтын электрондық құрылғылар. Сигнал генераторы – амплитудасы, жиілігі және толқын пішіні белгілі бір параметрлерге ие электр сигналдарын жасайтын электрондық құрылғылар класының бірі. Бұл жасалған сигналдар электрондық өлшемдер үшін стимул ретінде қолданылады, әдетте электрондық немесе электроакустикалық құрылғыларды жобалау, сынау, жөндеу және ақауларды жою кезінде пайдаланылады, бірақ олар көбінесе көркемдік мақсаттарда да қолданылады. Сигнал генераторларының көптеген түрлері бар, олардың мақсаттары мен қолданылу салалары әртүрлі, сондай-ақ құны да әртүрлі. Осы типтерге функциялық генераторлар, радиожиіліктік және микротолқынды сигнал генераторлары, дыбыс биіктігі генераторлары, кездейсоқ толқын пішіні генераторлары, цифрлық үлгі генераторлары және жиілік генераторлары кіреді. Қалай болғанда да, барлық қолданысқа жарамды бір құрылғы жоқ. Сигнал генераторы жиілігі мен амплитудасы калибрленген осциллятор сияқты қарапайым болуы мүмкін. Көп мақсатты сигнал генераторлары сигналдың барлық сипаттамаларын басқаруға мүмкіндік береді. Қазіргі заманғы көп мақсатты сигнал генераторлары микропроцессорлық басқарумен жабдықталған және жеке компьютерден басқаруға рұқсат етеді. Сигнал генераторлары дербес құралдар болып табылуы мүмкін немесе күрделі автоматты сынақ жүйелеріне енгізілуі мүмкін.

Тарих

1928 жылдың маусым айында General Radio 403 – саудаға шығарылған алғашқы коммерциялық сигнал генераторы болды. Ол 500 Гц-тен 1,5 МГц-ке дейінгі жиіліктерді қолдады. Сонымен қатар, 1929 жылдың сәуір айында General Radio компаниясы 50 кГц жиілігіндегі алғашқы коммерциялық жиілік стандартын саудаға ұсынды.

Функция генераторы

Функция генераторы – қарапайым, қайталама толқын түрлерін жасауға арналған құрылғы. Мұндай құрылғылар қайталама толқынды жасауға қабілетті электрондық осцилляторды қамтиды. (Қазіргі заманғы құрылғылар толқын формаларын синтездеу үшін цифрлық сигналды өңдеуді пайдалана алады, одан кейін аналогтық сигналды шығару үшін цифрлық-аналогтық түрлендіргіш, немесе DAC қолданылады.) Ең көп таралған толқын түрі – синусоидалық толқын, бірақ тік бұрышты, қадамдық (импульстік), төртбұрышты және үшбұрышты толқынды осцилляторлар, сондай-ақ кездейсоқ толқын генераторлары (AWG) да қолжетімді. Егер осциллятор адамның есту шегінен жоғары (>20 кГц) жиілікте жұмыс істесе, генератор амплитудалық модуляция (AM), жиіліктік модуляция (FM) немесе фазалық модуляция (PM) сияқты модуляция функциясын, сондай-ақ аудио жиілікті модуляциялайтын толқынды жасау үшін екінші осцилляторды қамтиды.

Кездейсоқ толқын пішін генераторы

Кездейсоқ толқын формасын жасаушы (AWG немесе ARB) – жиілік диапазоны, дәлдігі және шығыс деңгейінің белгіленген шектерінде кез келген толқын формасын жасайтын күрделі сигнал жасаушы. Функция жасаушыдан, белгілі бір толқын формаларының шектеулі жиынтығын ғана жасай алатынан айырмашылығы, AWG пайдаланушыға бастапқы толқын формасын әртүрлі тәсілдермен анықтауға мүмкіндік береді. AWG, функция жасаушыға қарағанда әдетте қымбатқа түседі және жиілік жолағы көбінесе тар болады. AWG жоғары деңгейдегі жобалау және сынақ қолдануларында қолданылады.

Қылмыстық радио және микротолқындық сигнал генераторлары

Радиожиілік (RF) және микротолқындық сигнал генераторлары ұялы байланыс, WiFi, WiMAX, GPS, аудио және бейне хабар тарату, спутниктік байланыс, радар және электрондық соғыс сияқты көптеген қолданыстарда компоненттерді, қабылдағыштарды және сынақ жүйелерін сынау үшін қолданылады. Радиожиіліктік және микротолқындық сигнал генераторларының қасиеттері мен мүмкіндіктері ұқсас, бірақ олар жиілік диапазоны бойынша ерекшеленеді. RF сигнал генераторлары әдетте бірнеше кГц-тен 6 ГГц-қа дейін, ал микротолқындық сигнал генераторлары 1 МГц-тен кем дегенде 20 ГГц-ға дейінгі жиілік диапазонын қамтиды. Кейбір модельдер тікелей коаксиалдық шығыспен 70 ГГц-ға дейін жетеді, ал сыртқы толқын жетектегіш көбейткіш модульдерімен қолданғанда жүздеген ГГц-ға дейін жетеді. RF және микротолқындық сигнал генераторларын аналогтық немесе векторлық сигнал генераторлары деп жіктеуге болады.

Векторлық сигнал генераторы

Цифрлық байланыс жүйелерінің пайда болуымен, осы жүйелерді дәстүрлі аналогты сигнал генераторларымен тиімді сынап көру мүмкін болмай қалды. Бұл векторлық сигнал генераторының дамуына әкелді, ол сондай-ақ цифрлық сигнал генераторы деп те аталады. Бұл сигнал генераторлары QAM, QPSK, FSK, BPSK және OFDM сияқты көптеген цифрлық модуляция форматтарын қолданатын цифрлық модульделген радиосигналдарды жасауға қабілетті. Сонымен қатар, қазіргі коммерциялық цифрлық байланыс жүйелерінің көпшілігі белгілі бір өнеркәсіп стандарттарына негізделгендіктен, көптеген векторлық сигнал генераторлары осы стандарттарға сәйкес келетін сигналдарды жасай алады. Мысалдарға GSM, WCDMA (UMTS), CDMA2000, LTE, Wi-Fi (IEEE 802.11) және WiMAX (IEEE 802.16) кіреді. Ал, беріктік пен ақпараттық қауіпсіздікке ерекше мән беретін JTRS сияқты әскери байланыс жүйелері көбінесе өте құпия әдістерді қолданады. Мұндай байланыс жүйелерін сынау үшін пайдаланушылар көбінесе өздеріне қажетті толқын формаларын жасайды және оларды векторлық сигнал генераторына жүктеп, қажетті сынақ сигналын құрайды.

Цифрлық үлгілер генераторы

Логикалық сигнал генераторы немесе дерек үлгісі генераторы немесе цифрлық үлгі генераторы логикалық сигналдарды – яғни, логикалық 1-дер мен 0-дерді, стандартты кернеу деңгейлері түрінде шығарады. Көбінесе қолданылатын кернеу стандарттары LVTTL және LVCMOS болып табылады. Бұл, әртүрлі аналогтық сипаттамалары бар (мысалы, импульстің өсу/түсу уақыты, жоғары деңгей ұзақтығы сияқты) логикалық импульстарды жасай алатын "импульс/үлгі генераторынан" өзгеше. Цифрлық үлгі генераторы функционалдық тексеру және сынау үшін цифрлық интегралдық схемалар мен кіріктірілген жүйелерге стимул көзі ретінде қолданылады.

Арнайы мақсаттағы сигнал генераторлары

Жоғарыда айтылған жалпы мақсаттағы құрылғылардан өзге, нақты қолданыстар үшін арналған сигнал генераторларының бірнеше түрлері бар.

Питч генераторлары және аудио генераторлары

Питч генераторлары – аудио және акустикалық қолданыстар үшін оңтайландырылған сигнал генераторының бір түрі. Питч генераторлары әдетте адам есту диапазонында (20 Гц-тан 20 кГц-ға дейін) синустық толқындарды қамтиды. Күрделі питч генераторларына жиілік доменін өлшеу үшін шығыс жиілігін өзгертетін sweep генераторлары, бірнеше питч шығаратын (бір мезгілде бірнеше дыбыс биіктігін шығарып, интермодуляциялық бұрмалау және басқа да сызықтық емес эффектілерді тексеру үшін қолданылатын) және тонды импульстар (уақытша өзгерістерге жауапты өлшеу үшін пайдаланылатын) кіреді. Питч генераторлары әдетте бөлменің акустикасын немесе дыбыс көшіру жүйесін өлшеу кезінде дыбыс деңгейін өлшегіштермен және/немесе осциллографтармен немесе арнайы аудио анализаторлармен бірге қолданылады. Көптеген питч генераторлары сандық доменде жұмыс істейді, AES3 немесе SPDIF сияқты әртүрлі сандық аудио форматтарында шығыс береді. Мұндай генераторларға әртүрлі цифрлық эффектілер мен мәселелерді, мысалы, кесу, джиттер, бит қателіктерін тудыру үшін арнайы сигналдар кіруі мүмкін; сонымен қатар олар сандық аудио форматтарымен байланысты метадеректерді өңдеу мүмкіндіктерін де ұсынады. Музыка үшін аудио сигналдарды жасайтын немесе одан да күрделі әдістерді қолданатын құрылғы синтезатор деп аталады.

Компьютерлік бағдарламалар

Компьютерлік бағдарламаларды жалпы мақсаттағы компьютерде кез келген формадағы толқындарды жасау және оларды шығару интерфейсі арқылы беру үшін пайдалануға болады. Мұндай бағдарламалар коммерциялық түрде ұсынылуы немесе тегін таратылуы мүмкін. Қарапайым жүйелерде стандартты компьютерлік дыбыс картасы шығару құрылғысы ретінде қолданылады, бұл шығарылатын толқынның дәлдігін шектейді және жиілікті аудио жиілік диапазонымен шектеулі етеді.

Видео сигналын беру

Видеосигнал генераторы – алдын ала белгіленген видео және/немесе теледидар толқын формаларын, сондай-ақ теледидар және видео жүйелеріндегі қателерді тудыруға немесе параметрлік өлшемдерге көмектесуге арналған басқа да сигналдарды шығаратын құрылғы. Видеосигнал генераторларының көптеген түрлері кеңінен қолданылады. Нақты түріне қарамастан, видео генераторының шығысында әдетте теледидарға сәйкес келетін синхрондау сигналдары болады, оның ішінде көлденең және тік синхроимпульстар (аналогтық жүйеде) немесе синхро сөздер (цифрлық жүйеде). Композиттік видеосигналдарды (мысалы, NTSC және PAL) жасайтын генераторлар шығыс сигналының құрамына түстік сигналды да қосады. Видеосигнал генераторлары түрлі қолданыстар үшін және түрлі цифрлық форматтарда қолжетімді; олардың көпшілігі аудионы да жасау мүмкіндігіне ие (өйткені аудио жолы кез келген видео, теледидар бағдарламасының немесе кинофильмнің маңызды бөлігі болып табылады).