Funktionsgenerator

Was ist ein Funktionsgenerator?

Ein Funktionsgenerator ist ein Gerät, das elektrische Wellenformen (Spannungswellen in Abhängigkeit von der Zeit in einem Stromkreis) erzeugt.

Funktionsgeneratoren können periodische Wellenformen wie Sinus-, Rechteck-, Dreieck-, Rampen- und Rauschwellen erzeugen und werden häufig verwendet, um den Betrieb verschiedener elektrischer Elemente zu testen und ihre Eigenschaften zu analysieren. Es sind auch Produkte erhältlich, die beliebige Wellenformen und dreiphasige Signale erzeugen können. Modelle mit Funktionen wie Trigger, Gate-Oszillation und Sweep-Oszillation sind ebenfalls erhältlich.

Parameter wie Amplitude und Periode der Wellenform können ebenfalls eingestellt werden.

Anwendungen von Funktionsgeneratoren

Funktionsgeneratoren werden hauptsächlich verwendet, um die Reaktion elektrischer Elemente und Schaltungen auf die Eingabe von elektrischen Signalen mit bestimmten Wellenformen zu untersuchen. Sie werden meist in Verbindung mit Oszilloskopen verwendet, die Geräte zur Messung, Anzeige und Aufzeichnung elektrischer Wellenformen sind und in vielen Elektrolabors an Universitäten und Forschungsinstituten vorhanden sind.

Aufgrund ihres hohen Preises im Verhältnis zu ihrer Fähigkeit, eine Vielzahl von Wellenformen auszugeben, werden sie nicht in Produkten eingesetzt und können als Prüfgeräte eingestuft werden.

Funktionsweise der Funktionsgeneratoren

Die meisten Funktionsgeneratoren verwenden ein Verfahren namens DDS (Direct Digital Synthesizer), das aus einem Phasenakkumulator mit Addierer und Latch, einem Wellenform-ROM und einem D/A-Wandler besteht. Das DDS-System besteht aus einem Phasenakkumulator mit Addierer und Latch, einem Waveform-ROM und einem D/A-Wandler.

Diese werden verwendet, um digitale Daten mit einer Rate proportional zum Frequenzeinstellwert zu erfassen, die dann in analoge Daten umgewandelt werden und die gewünschte Wellenform wird ausgegeben. Diese Methode ermöglicht eine stabile, hohe Frequenzgenauigkeit, eine hohe Auflösung, die Beibehaltung der Phasenkontinuität und die Ausgabe beliebiger Wellenformen.

Auswahl eines geeigneten Funktionsgenerators

Bei der Auswahl eines Funktionsgenerators empfiehlt es sich, die folgenden Punkte zu beachten. Es ist auch wichtig, einen Funktionsgeneratoren mit Spezifikationen auszuwählen, die für den vorgesehenen Einsatz geeignet sind.

1. Geringe Überschwingung

Unter Überschwingen versteht man das Phänomen, dass bei der steigenden Flanke einer Rechteckwelle ein Wert angenommen wird, der über dem Referenzwert liegt. Um der eingestellten Wellenform nahe zu kommen, ist es wünschenswert, dass dieses Überschwingen gering ist.

2. Kleiner Jitter

Jitter bezieht sich auf Schwankungen in der Signalzeit. Dieser Jitter tritt sowohl bei Oszillationswellenformen als auch bei Triggersignalen auf. Um Signale mit hoher Reproduzierbarkeit zu erzeugen, ist es notwendig, einen Funktionsgeneratoren mit geringem Jitter zu wählen.

Der erforderliche Komfort ist ebenfalls hoch, z. B. eine breite Palette von Wellenformtypen (mehr als 20 Typen plus Arbiträrwellenformen), verschiedene Wellenformsteuerungen (z. B. externe Triggerung) und synchrone Erzeugung mit mehreren Ausgängen.

Weitere Informationen zu Funktionsgeneratoren

Funktionen der Funktionsgeneratoren zur Erzeugung von Wellenformen

1. Burst-Oszillationsfunktion
Diese Funktion bestimmt das Timing der Wellenformerzeugung unter Verwendung eines Trigger- oder Gate-Signals. Die Burst-Oszillationsfunktionen lassen sich grob in die folgenden drei Typen einteilen:

• Auto-Burst-Oszillation
  Diese Funktion legt nur die Anzahl der Oszillationswellen und die Anzahl der Stoppwellen fest und erfordert kein Trigger- oder Gate-Signal. Diese Funktion wiederholt die Oszillation und stoppt nach der angegebenen Anzahl von Wellen.
• Trigger-Burst-Oszillation
  Mit dieser Funktion wird die Wellenformerzeugung für eine bestimmte Anzahl von Wellen jedes Mal wiederholt, wenn ein Triggersignal empfangen wird.
• Gate-Oszillation
  Diese Funktion erzeugt Wellenformen für eine bestimmte Zeitspanne zum Zeitpunkt des Einschaltens des Gate-Signals. Auch wenn das Gate-Signal ausgeschaltet wird, stoppt die Wellenform nicht in diesem Moment. Die Wellenform stoppt, wenn die Wellenformoszillation für eine ganzzahlige Anzahl von Zyklen in der festgelegten Phase abgeschlossen ist. Mit der Burst-Oszillationsfunktion kann die Phase zum Zeitpunkt der Oszillation/des Stopps beliebig eingestellt werden.

2. Wobbelfunktion
Mit der Wobbelfunktion kann ein bestimmter Wert über einen bestimmten Zeitraum variiert werden. Zu den Parametern, die variiert werden können, gehören die Frequenz, die Amplitude und das Tastverhältnis der Rechteckwelle (Verhältnis von hohem zu niedrigem Pegel in einem Zyklus).

3. Modulationsfunktion
Diese Funktion moduliert die Oszillationswellenform. Typische Modulationen sind:

• FM (Frequenzmodulation)
• PM (Phasenmodulation)
• AM (Amplitudenmodulation)
• PWM (Pulsweitenmodulation)