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任意波形発生器
メーカー16社・74製品一覧【2024年】
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任意波形発生器とは
任意波形発生器 (英: arbitery waveform generator) とは、任意の周波数と波形を持つ信号を生成できる信号発生器です。
AWGとも呼ばれます。1時代前のファンクションジェネレータFGと呼ばれる信号発生器は、一定のパターンの信号のみが出力可能なものでした。これに対し、任意波形発生器は、
FGの機能が上がり、複雑な波形を要する場合でも、ユーザーが設定できる任意の信号の生成ができることが特徴です。任意波形の発生方法は、半導体メモリーにデジタルの波形を記憶して、DA変換出力する方式が主流です。
任意波形発生器の使用用途
任意波形発生器は、電子機器の開発や試験などに多く使用されます。システムや個々のコンポーネントの設計、テスト、製造のために、任意波形発生器を使用した試験を繰り返します。
例えば、中間周波数IFや無線周波数RF信号を扱う無線通信アプリケーションや、量子コンピュータ・スピントロニクスなどの物理分野における試験などに使用されます。
任意波形発生器によっては、波形を高速生成することが可能であったり、シーケンス波形、変調波、パルス波などをユーザーが自在に定義・出力できたりするなど、任意波形発生器の特徴は多岐にわたってきています。
任意波形発生器の原理
従来、主流であった波形発生器は、ファンクションジェネレータFGと呼ばれます。これは正弦波やパルス波以外にも、三角波やランプ波、ノイズ波を発生することができる波形発生器です。また、ファンクションジェネレータでも簡易的な任意波形を生成できるものの、複雑な波形を十分に発生させることができません。
これに対し、任意波形発生器は、一般に大容量の波形メモリ、クロック信号源、D&A変換機で構成されています。これにより、クロック信号源におけるサンプル周波数を任意に設定することができるため、波形目盛に記録された波形データを途切れることなくすべて出力することが可能です。
具体的には、デジタル直接合成発振器DDS方式の発振器に、波形ROMの部分を書き換え可能なRAMに置き換えることで、ユーザーが自由に波形を書き込むことが可能になります。DDS方式は、加算器とラッチでアキュムレータを構成し、クロックに同期して周波数設定値Nを累積していくことで、ノコギリ波状のデジタルデータを得ることができる仕組みです。
任意波形発生器のその他情報
1. 任意波形発生器の機能
任意波形とは、サイン波、矩形波、三角波、ノコギリ波などの波形、および、連続波、単発波、間欠波などの時間的な要素をもたせた波形を意味します。
周波数も一定だけでなく、連続的に周波数を変化していく掃引という機能があります。さらに、振幅は10mVp-pから30Vp-p程度まで任意に発生させることが可能です。
2. 任意波形発生器の使い方
任意波形発生器には複数の出力端子があります。BNC端子になっているためノイズに強く、信号伝達ロスも少なくなっています。
出力インピーダンスは50Ωなので、接続する回路の入力インピーダンスが低い場合は、信号の減衰に気を付ける必要があります。それぞれの出力端子ごとに波形を任意に出力させることが可能です。
例えば、Ch1からは一定の周波数、Ch2からは周波数を掃引させ、両方の信号をミキサーという回路を通すことで中間周波数を生成させるなど、通信機の受信感度計測などの試験が可能です。
また、モータの回転速度を変えたり、振動試験機の振動周波数を任意に変えるなど、各種試験装置の駆動信号用としても使用されます。
3. USB接続できる任意波形発生器
最近の任意波形発生器にはUSBポートが付いたものが増えています。任意の波形をパソコンのアプリケーションで設定し、USB経由で任意波形発生器を制御することが可能です。
また、自動制御プログラムによって、ON/OFFや周波数掃引をするための通信ポートとしてUSBを使用します。サイン波、矩形波、ノコギリ波、バースト波などの波形を切り替えたり、振幅やデューティを変えたり、周波数掃引したりなど、多彩な制御が可能です。
参考文献
https://www.techeyesonline.com/tech-column/detail/Reference-FunctionGenerator-01/
