임의 파형 발생기란
임의 파형 발생기(영어: arbitery waveform generator)는 임의의 주파수와 파형을 가진 신호를 생성할 수 있는 신호 발생기입니다.
AWG라고도 하며, 한 시대 전의 함수발생기 FG라고 불리는 신호발생기는 일정한 패턴의 신호만 출력할 수 있는 신호 발생기였습니다.
이에 반해 임의파형 발생기는, FG의 기능이 향상되어 복잡한 파형을 필요로 하는 경우에도 사용자가 설정할 수 있는 임의의 신호를 생성할 수 있는 것이 특징입니다. 임의파형 발생 방식은 반도체 메모리에 디지털 파형을 저장하여 DA 변환 출력하는 방식이 주류를 이루고 있습니다.
임의파형 발생기의 사용 용도
임의파형 발생기는 전자기기 개발 및 시험 등에 많이 사용됩니다. 시스템이나 개별 부품의 설계, 테스트, 제조를 위해 임의파형 발생기를 이용한 시험을 반복합니다.
예를 들어, 중간 주파수 IF나 무선 주파수 RF 신호를 다루는 무선 통신 애플리케이션이나 양자 컴퓨터, 스핀트로닉스 등 물리 분야의 테스트 등에 사용됩니다.
임의파형 발생기에 따라 파형을 고속으로 생성할 수 있거나, 시퀀스 파형, 변조파, 펄스파 등을 사용자가 자유자재로 정의하여 출력할 수 있는 등 임의파형 발생기의 특징이 다양해지고 있습니다.
임의파형 발생기의 원리
기존의 주류였던 파형발생기는 함수발생기 FG라고 불립니다. 이것은 정현파나 펄스파 외에도 삼각파, 램프파, 잡음파를 발생시킬 수 있는 파형 발생기입니다. 또한, 함수 발생기에서도 간단한 임의 파형을 생성할 수 있지만, 복잡한 파형을 충분히 생성할 수 없습니다.
이에 반해 임의파형 발생기는 일반적으로 대용량의 파형 메모리, 클록 신호원, D&A 변환기로 구성됩니다. 이를 통해 클록 신호원의 샘플 주파수를 임의로 설정할 수 있기 때문에 파형 눈금에 기록된 파형 데이터를 끊김 없이 모두 출력할 수 있습니다.
구체적으로는 디지털 직접 합성 발진기 DDS 방식의 발진기에 파형 ROM 부분을 재기록이 가능한 RAM으로 대체하여 사용자가 자유롭게 파형을 기록할 수 있도록 한 것입니다. DDS 방식은 가산기와 래치로 어큐뮬레이터를 구성하여 클럭에 동기화하여 주파수 설정치 N을 누적하고 축적해 나가면, 톱날 파형의 디지털 데이터를 얻을 수 있는 구조입니다.
임의파형 발생기의 기타 정보
1. 임의파형 발생기의 기능
임의파형이란 사인파, 구형파, 삼각파, 톱파 등의 파형 및 연속파, 단발파, 간헐파 등의 시간적 요소를 가진 파형을 의미합니다.
주파수 또한 일정할 뿐만 아니라 연속적으로 주파수를 변화시키는 스위프(Sweep)라는 기능이 있다. 또한 진폭은 10mVp-p에서 30Vp-p 정도까지 임의로 발생시킬 수 있습니다.
2. 임의파형 발생기 사용법
임의파형 발생기에는 여러 개의 출력 단자가 있으며, BNC 단자이기 때문에 노이즈에 강하고 신호 전달 손실이 적습니다.
하지만, 출력 임피던스는 50Ω이므로 연결하는 회로의 입력 임피던스가 낮은 경우 신호 감쇠에 주의해야 합니다.
각 출력 단자별로 파형을 임의로 출력시킬 수 있습니다.예를 들어, Ch1에서는 일정한 주파수, Ch2에서는 주파수를 스윕시켜 두 신호를 모두 믹서라는 회로를 통과시켜 중간 주파수를 생성시키는 등 통신기의 수신 감도 측정 등의 시험이 가능합니다.
또한, 모터의 회전 속도를 바꾸거나 진동 시험기의 진동 주파수를 임의로 변경하는 등 각종 시험장치의 구동 신호용으로도 사용됩니다.
3. USB 연결이 가능한 임의파형 발생기
최근 임의파형 발생기에는 USB 포트가 장착된 제품이 증가하고 있습니다. 임의의 파형을 PC의 어플리케이션으로 설정하여 USB를 통해 임의파형 발생기를 제어할 수 있습니다.
또한, 자동 제어 프로그램에 의해 ON/OFF나 주파수 스위칭을 하기 위한 통신 포트로 USB를 사용합니다. 사인파, 구형파, 톱파, 버스트파 등의 파형 전환, 진폭 및 듀티 변경, 주파수 스윕 등 다양한 제어가 가능합니다.