Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2010 №1

АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 — современные USB-генераторы сигналов произвольной формы с сегментированной памятью. Часть 1

Дедюхин Александр


За последние 5 лет мы уже несколько раз рассказывали в журнале «Компоненты и технологии» о генераторах сигналов произвольной формы. Это были так называемые настольные лабораторные генераторы АКИП-3402, ГСС-93/1, ГСС-93/2, а также целая серия генераторов компании Tabor. Все эти генераторы имеют разные параметры, разные возможности по формированию стандартных сигналов и сигналов произвольной формы, но у них есть одно общее свойств — это лабораторные, самостоятельно функционирующие средства измерений.

В настоящее время широкое применение получают средства измерений на базе персональных компьютеров, или «виртуальные приборы». Они не могут функционировать без внешнего компьютера, на котором установлено управляющее программное обеспечение и осуществляется отображение всей информации (но возможна автономная работа без ПК уже после загрузки данных). Такая техническая реализация «прибор и компьютер раздельно» позволяет создавать достаточно сложные средства диагностики и измерений при относительно невысокой цене. К таким типам приборов относятся генераторы сигналов произвольной формы АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405. Особенностью этих генераторов является то, что, кроме аналоговых сигналов, они имеют возможность формирования и кодовых цифровых последовательностей.

Основные характеристики генераторов АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 приведены в таблице.

Таблица. Основные характеристики генераторов АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405

Характеристики АКИП-3403 АКИП-3404 АКИП-3405
Частота дискретизации 500 МГц

250 МГц — реальное время 1 ГГц — с интерполятором

Максимальная частота сигнала 125 МГц

100 МГц

Число бит АЦП 16 36

і — в режиме ARB і — в режиме DDS

Длина памяти, Мбайт

2 — штатно    
4 — опция 8 — опция

2

Число сегментов памяти до 1024

до 512

Число аналоговых каналов 1 2 4
Число логических каналов (опция) нет 18 36
Максимальный уровень сигнала при 50 Ом, В 12

10

Дифференциальный выход есть

нет

Сразу отметим, что для пользователей, нуждающихся в оперативной регулировке амплитуды или быстром изменении формы выходного сигнала, эти генераторы не подойдут. Они не будут оптимальным решением в силу специфики формирования выходного сигнала из-за многоуровневых манипуляций. С точки зрения «прямых» настроек USB-генераторы АКИП позволяют в реальном масштабе времени регулировать лишь частоту выходного сигнала. Но для пользователей, действительно нуждающихся в сложном по структуре сигнале, который можно использовать для эмуляции различных технологических процессов в телекоммуникации, протоколах последовательной передачи, для обучения или научных исследований, этот генератор незаменим.

USB-генераторы сигналов произвольной формы АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 считаются AWG-генераторами (от английской аббревиатуры AWG, Arbitrary Wave Generator — «генератор произвольной формы»), они имеют возможность формирования выходного сигнала на принципе сегментированной памяти. Большинство же генераторов сигналов произвольной формы (СПФ), представленных в настоящий момент на российском рынке, являются DDS-генера-торами (от английской аббревиатуры DDS, Digital Direct Synthesis — «прямой цифровой синтез»). Отличия принципов работы, достоинства и недостатки генераторов AWG и DDS приведены в публикации [1].

Особенности функционирования генераторов АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 будут рассмотрены на примере генератора АКИП-3405 — как обладающего наиболее расширенными функциональными возможностями из всех ранее упомянутых моделей. Данный генератор имеет 4 независимых аналоговых канала и 2 независимых генератора кодовых последовательностей. Для генераторов АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 термин «независимые каналы» означает, что сигналы на всех его выходах (как аналоговых, так и цифровых) имеют свою индивидуальную частоту дискретизации, что позволяет формировать не только разные по форме выходные сигналы, но и сигналы, абсолютно не связанные друг с другом по частоте и амплитуде. Это очень важное достоинство конструкции, поскольку для подавляющего большинства генераторов СПФ (например, Tektronix серии AFG или Tabor) термин «независимость» означает формирование сигналов только разных форм и амплитуды, но при изменении частоты сигнала в одном канале автоматически происходит изменение частоты сигнала во втором (третьем, четвертом) канале.

Программное обеспечение

Ядром управления генератора АКИП-3405 является программное обеспечение (ПО), установленное на внешнем компьютере. После инсталляции ПО на рабочем столе появляются две иконки — AWG Quick Start и AWG-Navigator.

Программа AWG Quick Start предназначена для быстрого формирования стандартных сигналов — синусоидального, треугольного, импульсного и изменения их основных параметров — частоты, амплитуды, постоянного смещения, скважности или фазы. Пример окна управления генератором в этом приложении приведен на рис. 1.

Рис. 1. Пример окна управления ПО AWG Quick Start

После выбора формы сигнала и ввода соответствующих параметров (частота, длительность, амплитуда, фаза, постоянное смещение и пр.) необходимо произвести загрузку данных в генератор нажатием на кнопку START, и на выходе будет сформирован заданный сигнал. Особенностью AWG Quick Start является то, что при задании формы сигнала пользователь имеет ограниченные возможности моделирования сигнала для 4-канальных генераторов: для каналов 1 и 2 форма сигнала и его частота будет одинаковой, при других различных параметрах, как и для каналов 3 и 4.

Второе программное приложение — AWG-Navigator — уже является «профессиональным» с точки зрения возможностей по моделированию форм сигналов.

Прежде всего, следует отметить ступенчатость в работе приложения AWG-Navigator при моделировании форм сигналов. Это следует из назначения генератора АКИП-3405 — формирование сложных сигналов произвольной формы с переменной частотой дискретизации. Здесь имеет смысл разъяснить основное различие при формировании выходного сигнала между «классическими» генераторами произвольной формы и генераторами АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405. Для примера рассмотрим, как будут формировать несложный сигнал, состоящий из трех периодов синусоидального сигнала, двух периодов прямоугольного сигнала и одного периода треугольного сигнала (рис. 2), два разных типа генераторов.

Рис. 2. Пример несложного сигнала

Для формирования простого сигнала, приведенного на рис. 2, в память «классического» генератора сигналов произвольной формы должны быть записаны все отсчеты, составляющие эту форму сигнала. Форма сигнала из памяти генератора будет воспроизводиться от первой ячейки памяти до последней, в которой есть информация, и далее все отсчеты будут воспроизводиться по кругу. Поэтому главное, что оценивается в таких генераторах, — это длина памяти, поскольку, чем больше длина памяти такого генератора, тем более сложную форму сигнала он может воспроизвести (или воспроизвести сигнал на большем интервале времени).

Генераторы АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 этот сигнал будут формировать по другому принципу. Форму сигнала, приведенную на рис. 2, можно разложить на три элементарные формы — один период синусоиды, один период прямоугольника и один период треугольной формы сигнала. Далее необходимо осуществить такую последовательность действий: воспроизвести один период синусоиды три раза, затем дважды — один период прямоугольного сигнала и однократно — один период треугольного сигнала. И начать заново цикл воспроизведения по «большому» кругу (рис. 3).

Рис. 3. Схема формирования сигнала в USB-генераторах АКИП

Очевидно, что для формирования этого не очень сложного сигнала генератор АКИП расходует в два раза меньше памяти, чем «классический» генератор сигналов произвольной формы. Если предположить, что сигнал, приведенный на рис. 2, будет иметь не три периода синусоидального сигнала, а 96, то «классический» будет вынужден содержать в памяти уже 99 периодов формы сигнала, а генератор АКИП — все те же три, только синусоидальная форма сигнала будет воспроизведена «по кругу» 96 раз. Выигрыш в использовании памяти в этом случае уже составит 33 раза. Если предположить, что сигнал, приведенный на рис. 2, будет иметь миллион периодов синусоидального сигнала, то может оказаться, что «классический» генератор из-за ограниченной длины памяти уже будет не в состоянии воспроизвести этот сигнал. А ресурсы памяти генератора АКИП останутся на прежнем уровне — три элементарные формы сигнала, и воспроизвести сигнал «по кругу» миллион раз для первой формы, два раза для второй и один раз для третьей не составит никакого труда. При этом генератор АКИП будет иметь еще достаточно большой объем свободной памяти, куда могут быть записаны и воспроизведены и другие формы сигнала. Такой принцип использования памяти при формировании сигнала называется «сегментированной памятью». Он позволяет наиболее рационально использовать память генератора произвольной формы и даже при небольшом объеме памяти формировать достаточно сложные сигналы с большим периодом повторения.

Сложный сигнал, формируемый генератором АКИП-3405, в подавляющем большинстве случаев можно разложить на множество более простых составляющих, подобно кирпичикам, из которых и будет конструироваться выходной сигнал. Поскольку число составляющих «кирпичиков» весьма велико, то их комбинирование по различным законам приводит к практически бесконечному числу возможных выходных форм сигнала. Сама же «элементарная» форма сигнала имеет вполне определенную структуру и является одной из стандартных форм сигнала, задается математической формулой или загружается из внешнего файла.

Перед началом моделирования сигналов с помощью генератора АКИП необходимо создать «Проект»: это группа файлов, содержащих всю информацию о создаваемом сигнале и режимах работы генератора (параметры синхронизации, выходов и др.). После создания проекта необходимо выбрать один из трех режимов работы генератора — AWG (произвольной формы), смешанный (формирование аналоговых и логических сигналов) или формирование кодовой цифровой последовательности.

Режим AWG

Режим AWG является основным при формировании 4-канального сигнала. Он имеет два функциональных подрежима: собственно AWG-режим (СПФ) и DDS-режим (прямой цифровой синтез для более быстрого моделирования простых сигналов и сигналов с различной модуляцией).

Как уже отмечалось выше, формирование сигнала сложной формы носит ступенчатый характер. Определение структуры ступенчатого моделирования сигнала происходит от старшего уровня к младшему: форма сигнала — сегменты — компоненты. Но рассматривать принцип формирования сигнала лучше в обратной последовательности, начиная с компонентов (то есть, как говорится, — «от простого к сложному»).

Формирование компонент

Компонента — это элементарная составляющая сигнала. В качестве компоненты можно выбрать одну из стандартных форм сигнала из предлагаемого списка: постоянное напряжение, синус, косинус, треугольный, прямоугольный, пилообразный, линейно нарастающий, линейно спадающий, импульсный, sin(x)/x, экспоненциальный, качающейся частоты. Также форма компоненты может быть загружена из внешнего файла или задана математической формулой. Для стандартных форм сигнала задаются все параметры, присущие выбранному типу сигнала, а также число отсчетов, составляющих эту форму сигнала (или же, как обратную величину, можно задать общее время длительности компоненты) и число периодов повторения сигнала в заданном временном интервале. Так, на рис. 4 приведен пример окна программирования для создания 1-й компоненты — синусоидальный сигнал с периодом повторения 20 мкс и амплитудой 3 В.

Рис. 4. Пример окна программирования на уровне компонент сигнала

Далее добавим вторую компоненту: 8 периодов пилообразного сигнала общей длительностью 20 мкс и амплитудой 2 В (рис. 5), а затем зададим алгоритм взаимодействия компонент, например, «умножить» (возможно одно из следующих действий: сложить, вычесть, умножить и разделить). Результирующий сигнал из суммы двух компонент приведен на рис. 6.

Рис. 5. Вторая компонента сигнала

Рис. 6. Результирующий сигнал из суммы двух компонент

Если добавить еще одну компоненту к сигналу, например, импульсный сигнал длительностью 8 мкс, с амплитудой 6 В, постоянным смещением -0,3 В, задержкой фронта 1 мкс, и применить функцию сложения, то получится суммарный сигнал, отображенный на рис. 7.

Рис. 7. Результирующий сигнал из трех компонент

Программная оболочка генератора АКИП-3405 позволяет оперативно изменять любые параметры компонент и в окне просмотра визуально контролировать форму компоненты и сегмента в целом. Для облегчения просмотра и редактирования компоненты возможно использование стандартных функций окна — это растяжка, масштабирование отдельных участков сигнала, изменение формата представления, использование курсоров и пр.

Формирование сегментов и форм сигналов

Сегмент — элемент формы сигнала, который состоит из наложения нескольких компонент. Результирующая из наложения нескольких компонент является одной из последовательных составляющих формы сигнала.

Форма — итоговый сигнал, состоящий из последовательности одного или нескольких сегментов. Для упрощения формирования отдельных периодических участков формы сигнала можно указать число повторений сегментов. В зависимости от длины сегмента и установленной в генератор АКИП-3405 опциональной памяти возможно повторение сегмента до 65 535 раз. В отличие от ситуации, когда при повторении отдельных участков сигнала оптимизируется использование памяти генератора (рис. 3), на стадии повторения сегментов использование памяти не оптимизируется, поскольку на этом этапе всё еще происходит формирование отдельного «кирпичика» для формирования выходного сигнала, и он полностью записывается во внутреннюю память генератора. Так, на рис. 8 приведен пример окна программы формирования формы 1 сигнала, в которой имеются три сегмента. Сегмент 1 приведен на рис. 7, и для него задано повторение три раза, сегмент 2 представляет собой пять периодов синусоидального сигнала, а сегмент 3 — это семь периодов прямоугольного сигнала.

Рис. 8. Пример окна программы формирования формы сигнала

При формировании каждой компоненты, содержащейся в форме 1, было использовано 5000 точек памяти. Соответственно, суммарное использование памяти для создания формы 1 составило 25 000 точек. Форма 1 сигнала для этого случая представлена на рис. 9.

Рис. 9. Форма сигнала из трех сегментов

Программная оболочка генератора АКИП-3405 в листинге «Форма - сегмент - компонент» (рис. 8) позволит с помощью мышки переставлять порядок компонент в сегменте, что приводит к изменению формы сегмента, перемещать компоненты из одного сегмента в другой или изменять порядок воспроизведения сегментов в форме. Форму сигнала можно сохранить в отдельном файле с расширением ".txt" (отдельно сохранить сегмент или компоненту в файл невозможно).

Довольно интересным представляется формирование компонент на основе математических формул. Для этого достаточно ввести математическую модель выходного сигнала, и программная оболочка USB-гене-ратора АКИП-3405 сама произведет все необ ходимые вычисления и построит необходимый сигнал. Так, на рис. 10 приведен пример моделирования компоненты по формуле:

100 000*(ехр(-x/350))*sin(3,141592)

и ее графическое воспроизведение.

Рис. 10. Пример моделирования компоненты по формуле

Транслятор формул в программной оболочке имеет возможность интерактивного поиска синтаксических ошибок в формуле, с указанием строки, где находится некорректная запись или ошибка в указании аргументов.

Особое внимание при создании компонент следует обратить на возможность подгрузки файлов, содержащих данные о форме сигнала. Эти файлы должны иметь расширение ".csv" и могут быть предварительно созданы в таких приложениях, как Excel, MatCad, специализированных программах формирования сигналов для генераторов СПФ (Agilent, АКИП, Tektronix, Tabor и пр.) или быть получены в результате оцифровки запоминающим осциллографом, способным сохранять захваченные данные с расширением ".csv". Использование цифрового осциллографа дает возможность клонирования генератором АКИП-3405 реально существующих у пользователя сигналов. К тому же, из-за все более и более широкого распространения генераторов сигналов произвольной формы в ближайшем будущем стоит ожидать появления платных (или бесплатных) библиотек различных типов сигналов — телекоммуникационных, цифровых, телевизионных, различных протоколов передачи данных, аналоговых и пр. Цель формирования этих библиотек — снижение временных затрат пользователя на манипуляции по моделированию такого рода сигналов.

К созданной форме сигнала можно применить две операции — фильтрацию и наложение шумов.

Использование цифровых фильтров

Генератор АКИП-3405 обладает достаточно мощным набором фильтрующих инструментов, с помощью которого можно решить самый широкий круг современных измерительных задач. Окно просмотра редактора позволяет «вживую» увидеть результат воздействия фильтра на сигнал. В качестве параметров фильтра задаются:

  • Положение фильтра — по всему сигналу или в заданном маркерами диапазоне.
  • Вид фильтра — низкочастотный, высокочастотный, полосовой, режекторный, слаживающий.
  • Частоты среза — нижние, верхние.
  • Вид импульсной переходной характеристики (ПХ) — бесконечная импульсная характеристика (БИХ), конечная импульсная характеристика (КИХ).
  • Тип фильтра — Баттерворта, Чебышева, инверсный Чебышева, эллиптический, Бесселя.
  • Порядок фильтра — от 0 до 255.

На рис. 11 и 12 приведен результат воздействия фильтра на свип-сигнал, имеющий диапазон частот от 1 кГц до 10 МГц. Фильтр имеет следующие характеристики: воздействие по всему сигналу, полосовой, нижняя частота среза — 1 МГц, верхняя частота среза — 5 МГц, вид ПХ — БИХ, тип фильтра — Баттерворта 20-го порядка. На рис. 11 показана ситуация, когда фильтр воздействует во всей полосе частот свип-сигнала, на рис. 12 — только в диапазоне частот, ограниченном курсорами.

Рис. 11. Результат воздействия фильтра на свип-сигнал во всей полосе частот

Рис. 12. Результат воздействия фильтра на свип-сигнал в диапазоне частот, ограниченном курсорами

АЧХ сигнала в окне просмотра привязана не к частоте сигнала, а ко времени свипирования (или к длине памяти), поскольку именно к этим параметрам осуществляется привязка сигнала при его моделировании. АЧХ сигнала представляется только в линейном масштабе.

Цифровые фильтры генератора АКИП-3405 можно применять и к статическим сигналам. Так, например, на рис. 13 приведен пример фильтрации импульсного сигнала низкочастотным фильтром Баттерворта 10-го порядка, с фильтрацией в пределах окна. На осциллограмме отчетливо виден «звон» на вершине и спаде (срезе) импульса, характерный при ограничении спектра импульсного сигнала.

Рис. 13. Пример фильтрации импульсного сигнала НЧ-фильтром Баттерворта

Наложение шума

Генератор АКИП-3405 имеет возможность наложения шума на сигнал. В качестве параметров задаются:

  • Положение зашумления — по всему сигналу или в заданном маркерами диапазоне.
  • Вид шума — Гауссовский, постоянный и белый (рис. 14).
  • Для разных видов шума задаются присущие им параметры. Для Гауссовского шума — масштабный коэффициент и стандартное отклонение. Для постоянного шума — только масштабный коэффициент. Для белого шума — масштабный коэффициент и амплитуда.

Рис. 14. Пример наложения на часть сигнала белого шума

Формирование последовательности воспроизведения

На этом процесс подготовки к созданию листинга форм сигнала можно, в основном, считать завершенным. Для формирования выходного сигнала генератора необходимо определить последовательность воспроизведения отдельных форм сигнала и число их повторений. Следует отдельно отметить, что для проекта, содержащего в листинге большое число форм сигнала, нет необходимости включать их все в последовательность воспроизведения. Пользователь, в зависимости от стоящих задач, формирует последовательность воспроизведения форм сигнала и задает число их повторений (максимально до 8.589.934.591 однократного повторения одной формы сигнала в одном шаге последовательности). При этом, если указанного числа повторений недостаточно для однократного воспроизведения формы сигнала, возможно повторить эту же форму сигнала на следующем шаге с другим числом повторений. В создаваемой последовательности одни и те же формы сигнала могут повторяться несколько раз и каждый раз со своим циклом повторений. Всего последовательность повторений может содержать до 511 форм сигнала. При такой реализации пользователь имеет возможность получить максимальный период повторения сигнала на выходе генератора, равный 4.389.456.576.001 периодам формы сигнала: это очень большое значение, при котором период повторения сигнала становится практически бесконечным и сигнал действительно может иметь абсолютно произвольную форму. Формирователь последовательности повторений также имеет удобную функцию поиска ошибок и, если пользователь забыл или не желает указывать последовательность воспроизведения форм сигналов, то после короткого предупреждения будет воспроизводиться только форма сигнала, стоящая в листинге под номером 1.

Аналогичным образом формируются собственные, независимые друг от друга последовательности сигналов на выходах 2, 3 и 4 генератора АКИП-3405. Генераторы АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 имеют возможность параллельного объединения до 8 генераторов в одну систему, под управлением одной программной оболочки, с общей синхронизацией и одним тактовым генератором. Это позволяет получить 32-ка-нальный генератор сигналов произвольной формы.

Амплитудная модуляция

Программная оболочка режима AWG позволяет создавать и амплитудно-модули-рованные сигналы. Во избежание излишне трудоемких действий для сознания частотно-модулированных и фазово-модулированных сигналов для их моделирования существует программная оболочка «Режим DDS». Для создания сложной (или простой) несущей для АМ-сигнала используются все методы, описанные выше. Формирование огибающей

АМ-сигнала может происходить двумя способами:

  1. Импорт из файла.
  2. Собственное моделирование.

Импорт допускается из файла с расширением ".txt". Файл должен содержать коэффициент амплитуды, имеющий значение от 0,0 до 1,0, и абсолютное значение времени, в течение которого этот множитель коэффициента амплитуды активен для выходного сигнала.

Собственное моделирование огибающей АМ-сигнала производится аналогично основному выходному сигналу (несущей), но только с двумя составляющими элементами — сегмента и ввода постоянной. Конструирование огибающей может производиться из нескольких постоянных, что будет приводить к ступенчатому изменению амплитуды сигнала на выходе генератора. Уменьшая время постоянной, можно создавать «короткие» ступеньки и тем самым получать более сложные формы сигнала огибающей. Но это уже будет сопряжено со значительными временными затратами.

Создание «стандартных» типов огибающих и их последовательное комбинирование возможно при формировании сегментов. Сегмент может содержать одну из следующих форм сигнала:

  • синусоидальную;
  • косинусоидальную;
  • треугольную;
  • прямоугольную;
  • пилообразную;
  • линейно нарастающую;
  • линейно спадающую.

Для каждого из этих типов сигнала также задаются определенные для них параметры — длительность сегмента, число циклов (в том числе меньше единицы или не целое число), амплитуда, начальная фала, скважность и постоянное смещение. Также для каждого сегмента необходимо задать число точек, составляющих его форму: чем больше точек, тем более гладкой будет форма огибающей, но для этого необходимо использовать больший объем памяти.

Таким образом, огибающая АМ-сигнала генератора АКИП-3405 может иметь произвольную форму, не коррелированную с произвольной формой несущего колебания.

Так, на рис. 15 приведен пример конструирования огибающей, состоящей из двух постоянных (с коэффициентами 0,7 и 0,5) и трех сегментов — двух периодов синусоиды, линейно нарастающего сигнала и полупериода косинуса. А на рис. 16 приведена осциллограмма АМ-сигнала с этой огибающей.

Рис. 15. Пример конструирования огибающей

Рис. 16. Осциллограмма АМ-сигнала огибающей

Анализ режимов редактирования и возможностей моделирования сигнала для 2- и 4-ка-нальных USB-генераторов АКИП (АКИП-3404 и АКИП-3405) на этом не заканчивается. В последнее время производители профессиональных импульсных генераторов или генераторов СПФ добавляют в генераторы функцию сложения сигналов с двух выходов. Это позволяет на выходе 1 получить сигнал, по амплитуде в два раза превышающий максимальное значение для одного канала, или получить результат суммирования двух различных форм сигнала, например моделирование наличия различного рода помех в полезном сигнале и пр. К таким генераторам можно отнести генератор Agilent Technologies 81150A в двухка-нальном исполнении и импульсный генератор Picosecond 12000-2.

Комбинирование выходов генератора

Генераторы АКИП-3404 и АКИП-3405 также имеют возможность математических действий на выходе, и не только сложение как для генераторов, указанных выше, а сложение и умножение форм сигналов или оба этих действия одновременно, или сложение и умножение с постоянными коэффициентами. Другой особенностью математики на выходе является то, что результирующим выходом может быть любой из каналов — канал 1 или канал 2 (канал 3 или канал 4 — для генератора АКИП-3405). Пример окна программной оболочки USB-генератора АКИП-3405 для математических действий с выходом приведен на рис. 17.

 

На рис. 18-20 приведен пример отображения выходных сигналов, полученных в этом режиме (не очень сложных, но наглядных).

Рис. 17. Пример окна ПО для математических действий с выходом

Рис. 18. Отображение двух исходных сигналов без математической функции на выходе

Рис. 19. Функция сложения «вправо», при которой на выходе канала 1 остается неизменный выходной сигнал, а на выходе канала 2 получается результирующий сигнал

Формирование смешанных сигналов

Генераторы сигналов произвольной формы АКИП-3404 и АКИП-3405 имеют режим формирования смешанных сигналов — аналогового (рис. 21) и цифрового. Возможности и порядок формирования цифрового сигнала, независимого от аналогового, будут представлены несколько позднее, поскольку это отдельный режим функционирования генераторов АКИП-3404 и АКИП-3405. В режиме AWG есть дополнительная функция — формирование на разъеме логического выхода цифрового сигнала, который формирует аналоговый сигнал на выходе каналов 1 и 3 (для генератора АКИП-3405) или только на выходе 1 (для генератора АКИП-3404). То есть в этом режиме выходы внутреннего ЦАП, формирующего выходной сигнал, параллельно выводятся на отдельный выходной разъем. Такого рода смешанные сигналы можно использовать при разработке и тестировании различного рода цифровых устройств, например, ЦАП, или эмулирования протоколов передачи данных. Логическая шина имеет 16 разрядов и возможность регулировки уровня логической единицы в пределах от 1,6 до 3,5 В.

Рис. 21. Пример формирования аналогового сигнала и логической шины, соответствующей этому сигналу

Рис. 20. Функция сложения «влево», при которой на выходе канала 2 остается неизменный выходной сигнал, а на выходе канала 1 получается результирующий сигнал

Режимы запуска и синхронизации сигналов

Функциональные возможности столь сложных генераторов были бы неполными без обширного меню комбинирования режимов запуска и синхронизации.

Для сигналов произвольной формы, воспроизведение которых осуществляется по сегментированному принципу, использование различных режимов запуска расширяет возможности моделирования форм сигналов или задание условий при их воспроизведении.

USB-генераторы АКИП-3403, АКИП-3404 и АКИП-3405 имеют следующие режимы запуска:

  • однократный;
  • периодический;
  • пошаговый;
  • пакетный.

Однократный — режим, при котором после нажатия на кнопку «Запуск» происходит однократный запуск последовательности воспроизведения, последняя в ней форма сигнала будет воспроизводиться периодически до нажатия кнопки «Стоп».

Периодический — режим, при котором после нажатия на кнопку «Запуск» происходит циклический запуск последовательности воспроизведения от первого шага до последнего. При нажатии на кнопку «Стоп» формирование последовательности прекращается.

Пошаговый — режим, при котором после нажатия на кнопку «Запуск» происходит воспроизведение первой формы сигнала из листа воспроизведения, и это действие происходит столько раз, сколько в листе воспроизведения задано повторений для данной формы сигнала. После окончания повторения первой формы сигнала генератор переходит в ждущий режим, сигнал на выходе генератора отсутствует. При втором нажатии на кнопку «Запуск» происходит воспроизведение второй формы сигнала с заданным числом повторений, и генератор снова переходит в ждущий режим. Третье, четвертое и все последующие нажатия на кнопку «Старт» воспроизводят формы сигнала из листа с заданным числом повторений. При воспроизведении последней формы сигнала и при последующем нажатии на кнопку «Запуск» снова воспроизводится первая форма сигнала. При нажатии на кнопку «Стоп», вне зависимости от шага воспроизведения и последующем нажатии на кнопку «Запуск», формирование последовательности начинается снова с первой формы сигнала.

Пакетный — режим, при котором после нажатия на кнопку «Запуск» происходит периодическое воспроизведение первой формы сигнала из листа воспроизведения, оно будет продолжаться до второго нажатия на кнопку «Запуск». После этого генератор перейдет к воспроизведению второй формы сигнала. Каждое последующее нажатие на кнопку «Запуск» приводит к воспроизведению последующей формы сигнала и т. д.

При нажатии на кнопку «Стоп» воспроизведение выходного сигнала прекращается.

При моделировании сигнала АМ огибающая также имеет свои режимы запуска, не зависимые от режимов запуска несущей. Это режимы запуска — однократный и периодический. Алгоритм функционирования режимов запуска аналогичен описанным выше, но с той только разницей, что при однократном запуске при отсутствии модулирующего сигнала несущая на выходе генератора будет отсутствовать. На рис. 22 приведен пример формирования АМ-сигнала, изображенного на рис. 16, но при однократном запуске.

Рис. 22. Пример формирования АМ-сигнала, изображенного на рис. 16, при однократном запуске

Синхронизация генераторов серии АКИП предназначена для выдачи сигналов, синхронных с запуском и остановкой процесса формирования сигналов (нажатие на кнопку «Запуск» и «Стоп»), маркеров или циклов логических последовательностей или запуска генератора по внешним импульсам. Импульсы синхронизации, в зависимости от установленных настроек, могут поступать на разъемы, расположенные на передней панели управления, или передаваться по шине, соединяющей несколько генераторов в одну систему. Запуск второго (третьего и т. д.) генераторов по импульсу окончания последовательности позволяет увеличить общую длину последовательности сигнала в 8 раз или синхронизировать события на различных выходах разных генераторов. Генераторы АКИП при формировании формы сигнала позволяют осуществлять расстановку временных меток (маркеров) на различных участках формы сигнала. Маркеры в виде импульсов положительной или отрицательной полярности также поступают на выходы синхронизации. Генераторы АКИП дополнительно программируются: какие из сигналов синхронизации (начало, конец, маркеры или логическая шина) будут присутствовать на выходе — один их этих сигналов или их комбинация. Такая реализация значительно увеличивает возможности по внешней синхронизации нескольких генераторов, поскольку запуск второго генератора возможен по импульсу временного маркера, появляющегося на выходе раньше окончания периода повторения первого генератора. В некоторых случаях, например, при исследовании 4-полюсников, наличие временного маркера облегчает идентификацию преобразованного сигнала на выходе 4-полюсника.

Поскольку выход синхронизации для одного генератора один, даже для 4-канального генератора, то внутренние выходы синхронизации каждого из каналов объединяются в один выход по правилам логической математики — «лог. 1», «лог. 0», «И», «ИЛИ», «НЕ-И», «НЕ-ИЛИ», сложение по модулю два.

Продолжение статьи

Литература

  1. http://www.prist.ru/info.php/articles/tabor_ww.htm

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке