Работа с виртуальными приборами LabView в программной среде Multisim 14.0. Часть 4

Все статьи цикла.

Введение

Основой любой системы связи является сигнал. Поэтому специалисты различного профиля (математики, радиотехники, связисты) напряженно работают в поисках новых типов сигналов с более совершенными автокорреляционными и спектральными характеристиками. Множество современных систем связи в настоящее время работает с цифровыми сигналами на базе микропроцессоров с очень высокой степенью интеграции. Особо быстрыми темпами развивается мобильная связь, которой свойственны высокие скорость передачи данных и качество звука, не уступающее проводным линиям, большая компактность спектра и более эффективное его использование по сравнению с существующими стандартами.

Удобным способом изучения сигналов может быть компьютерное моделирование с применением программной среды Multisim, позволяющей заменить современное лабораторное оборудование (генераторы различных сигналов и шума, осциллографы, анализаторы спектра).

К основным достоинствам программы можно отнести:

1. Экономию времени. Работа в реальной лаборатории требует больших временных затрат на подготовку эксперимента.
2. Достоверность измерений. Не существует двух совершенно одинаковых элементов. Все реальные элементы имеют большой разброс значений, что приводит к погрешностям в ходе проведения эксперимента. В Multisim все элементы описываются строго установленными параметрами, поэтому каждый раз в ходе эксперимента будет повторяться результат, определяемый только параметрами элементов и алгоритмом расчета.
3. Удобство проведения измерений. В спроектированной исследуемой схеме возможны ошибки, которые в реальной лаборатории могут очень дорого обойтись разработчику.

• В компьютерной программе приборы и компоненты не выйдут из строя из-за неправильно собранной схемы. Работая с Multisim, инженер имеет в наличии такой широкий набор приборов и компонентов, который в реальной лаборатории вряд ли будет доступен.
• Таким образом, у разработчика всегда имеется уникальная возможность для проведения широкого спектра исследований электронных схем при минимальных затратах времени.

4. Графические возможности. Сложные схемы занимают достаточно много места, изображение при этом стараются сделать более плотным, что часто приводит к ошибкам в подключении провод-ников к элементам цепи. Multisim позволяет разместить схему таким образом, чтобы были четко видны все соединения элементов и одновременно вся схема целиком. Возможность изменения цвета проводников позволяет сделать схему более удобной для восприятия. Можно отображать различными цветами и графики, что очень удобно при одновременном исследовании нескольких зависимостей.
5. Стандартный интерфейс Windows. Программа Multisim использует стандартный интерфейс Windows, что значительно облегчает ее использование. Интуитивность и простота интерфейса делают программу доступной любому, кто знаком с основами использования Windows.

Применение генераторов сигналов при разработке электронного оборудования

Генераторы сигналов находят сотни разных применений, но в контексте электронных измерений их можно разбить на три основные категории: проверка, измерение характеристик и тестирование в предельных режимах. При этом генераторы используют стандартные, созданные пользователем или захваченные сигналы, при необходимости добавляя искажения для специальных случаев тестирования.

Генераторы применяются при проверке работоспособности различных устройств. Примером тому может быть использование генератора для тестирования цифровых модульных передатчиков и приемников.

Проверка допусков — стандартная задача, в которой генератор сигналов необходим для тестирования компонентов, устройств или систем в предельных режимах с такими искажениями сигнала, как джиттер и нарушение временных соотношений, для определения пределов работоспособности.

Разработчикам новых передатчиков и приемников для беспроводных устройств приходится имитировать модулирующие сигналы IQ (цифровой или аналоговый сигнал, представленный в форме составляющих I (In-phase) и Q (Quadrature)) — идеальные и с искажениями — для проверки соответствия новым или специализированным стандартам беспроводной связи. Некоторые генераторы сигналов произвольной формы могут создавать необходимые для этого сигналы с малыми искажениями и высоким разрешением со скоростями до 1 Гбит/с по двум независимым каналам — один для сигнала I, а другой для сигнала Q.

Иногда для тестирования приемника нужен реальный высокочастотный сигнал. В этом случае для прямого синтеза такого сигнала можно использовать генераторы сигналов произвольной формы с частотой дискретизации до 200 Гвыб/с.

Генераторы могут применяться при измерении характеристик различных устройств. Например, для тестирования цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей. Вновь разрабатываемые ЦАП и АЦП необходимо подвергать всестороннему тестированию для определения пределов линейности, монотонности и искажений. Современные генераторы сигналов произвольной формы одновременно создают синфазные аналоговые и цифровые сигналы для таких устройств со скоростями до 1 Гбит/с.

Генераторы могут применяться и для тестирования устройств в предельных режимах. К примеру, для тестирования коммуникационных приемников. Инженерам, работающим с последовательными цифровыми потоками (широко применяемыми в цифровых коммуникационных шинах и усилителях дисковых накопителей), нужно подавать на такие устройства искаженные сигналы, в частности сигналы с джиттером и с нарушенными временными соотношениями.

Хорошие генераторы сигналов могут избавить инженера от многочасовых расчетов, предлагая эффективные встроенные средства создания и редактирования джиттера.

Существует несколько способов формирования сигналов с помощью генераторов. Выбор метода зависит от имеющейся информации об исследуемом устройстве и от его входных характеристик, а также от того, нужно ли вносить в сигнал искажения или ошибки. Современные производительные генераторы предлагают как минимум три способа получения сигналов:

• создание (создание совершенно новых сигналов для моделирования и тестирования);
• репликация (синтез недоступных реальных сигналов, захваченных с помощью осциллографа или логического анализатора);
• генерация (создание идеальных или искаженных опорных сигналов для промышленных стандартов с указанными допусками).

Программная среда Multisim предоставляет большое количество виртуальных инструментов, предназначенных для генерации тестовых сигналов. Если посредством имеющихся приборов не удается решить поставленную задачу, можно прибегнуть к помощи сторонних инструментов, которые импортируются в Multisim из LabView.

На сайте National Instruments по адресу [5] предложено для свободного скачивания большое количество генераторов, предназначенных для импорта в Multisim. Некоторые из них уже были рассмотрены в [1, 2, 12], о других пойдет речь в настоящей статье.

Применение дополнительных виртуальных приборов LabView в Multisim расширяет возможности программы, позволяет выполнять анализ схем и эксперименты, проведение которых было невозможно с набором стандартных виртуальных приборов.

Использование дополнительных виртуальных приборов LabView в Multisim

Процесс импорта дополнительных виртуальных приборов LabView в Multisim подробно рассмотрен в [1] и [2].

Импортированные инструменты доступны для работы из меню приборов LabView, открыть которое можно, нажав значок стрелки возле пиктограммы «Приборы LabVIEW», расположенной на панели инструментов «Приборы» (рис. 1). При этом дополнительные приборы в меню отделены от стандартных приборов LabView строкой «Выбранные приборы LV». Для того чтобы добавить необходимый для работы прибор в рабочее поле программы, нужно левой кнопкой мыши выбрать строку с его названием в этом меню и разместить его с помощью мыши на схеме. Чтобы отобразить лицевую панель прибора, необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на пиктограмме прибора на схеме.

Рис. 1. Меню виртуальных приборов LabView в Multisim

Рассмотрим подробно работу с некоторыми из дополнительных виртуальных инструментов LabView в Multisim.

Генератор сигналов произвольной формы, заданных пользователем (User Piecewise Signal)

Виртуальный инструмент User Piecewise Signal применяют для создания сложных аналоговых сигналов, форму которых специалист описывает, используя пары значений «время» – «амплитуда» или рисуя от руки на графическом экране лицевой панели генератора. Прибор предназначен и для определения временной задержки сигнала, вносимой фильтрами нижних и верхних частот, а также полосовыми фильтрами.

Фильтры — это частотно-избирательные устройства, которые пропускают или задерживают сигналы, лежащие в определенных полосах частот. Основная функция любого фильтра заключается в том, чтобы ослабить сигналы, лежащие в определенных полосах частот, внести в них различные фазовые сдвиги или ввести временную задержку между входным и выходным сигналами.

Вносимая элементами фильтров временная задержка является одним из наиболее важных параметров для оценки при проектировании фильтров нижних и верхних частот, а также полосовых фильтров. Виртуальный инструмент User Piecewise Signal позволяет генерировать сигналы, которые могут быть использованы для оценки этой задержки при различных значениях амплитуды. Причем разработчик может самостоятельно создать нужный сигнал, пользуясь средствами панели управления генератора (рис. 2).

Рис. 2. Пиктограмма виртуального прибора User Piecewise Signal в рабочей области программы Multisim и его лицевая панель

Сигнал будет сформирован согласно введенному рисунку или таблице данных. Для его просмотра можно применить виртуальный двухканальный осциллограф Multisim. Результаты работы отображаются после запуска симуляции схемы на графическом дисплее, расположенном на лицевой панели осциллографа. Перед началом симуляции необходимо произвести настройку параметров генератора User Piecewise Signal.

Рассмотрим подробнее работу с данным виртуальным инструментом. Для чего разместим его в рабочем поле программы и подключим вывод Wfm к каналу А виртуального двухканального осциллографа (рис. 3).

Рис. 3. Подключение прибора User Piecewise Signal к виртуальному двухканальному осциллографу и лицевая панель осциллографа

Настройка параметров генератора выполняется на его лицевой панели, которую можно открыть двойным щелчком левой кнопкой мыши по пиктограмме прибора на схеме.

Панель управления сигналом генератора состоит из полей ввода параметров настройки и графического экрана, на котором можно вручную устанавливать точки данных. Данные можно вводить и в табличной форме, для чего предусмотрено специальное поле.

На панели управления размещены следующие вкладки: Piece Wise User Waveform, Setup, FFT, Help. Рассмотрим каждую из них более подробно.

На вкладке Piece Wise User Waveform (рис. 4а) размещено поле ввода координат графика сигнала, в каждой строке которого задается одна пара координат «время» и «амплитуда» через пробел. На графическом дисплее лицевой панели прибора отображается один период сформированного сигнала, который определяется таблицей данных этого поля. Необходимо отметить, что таблица формируется как вводом пар значений «время» и «амплитуда» с клавиатуры (либо из файла), так и автоматически на основании нарисованного пользователем сигнала.

Рис. 4. Лицевая панель прибора User Piecewise Signal, вкладка:
а) Piece Wise User Waveform;
б) Setup
в) FFT;
г) Help

Также координаты точек графика можно задать с помощью полей X Loc и Y Loc. Каждая пара координат в них вводится последовательно, после чего нажимается клавиша Enter (по умолчанию) на клавиатуре. После ввода одной пары значений курсор на графическом экране будет перемещен в точку, чьи координаты соответствуют указанным. Также эта пара координат будет добавлена в таблицу данных.

При рисовании графика сигнала таким способом переключатель в поле Cursor Entry Mode на вкладке Setup должен быть установлен в положение Key: Pts set by Keyboard.

На вкладке Piece Wise User Waveform размещены следующие кнопки:

• Load PWL — загрузить таблицу данных из файла;
• Save PWL — сохранение сформированной таблицы данных на диске компьютера в формате *.txt;
• Save as Wfm — сохранить данные на диск компьютера в формате *.lvm (файл LabView);
• Refresh Graph — обновить график сигнала на экране дисплея согласно с таблицей данных.

В поле Time Units устанавливаются единицы времени.

На вкладке Setup (рис. 4б) выполняется настройка следующих параметров:

• Cursor Entry Mode — режим ввода данных: Key: Pts set by Keyboard (координатные точки графика сигнала вводятся с клавиатуры), Draw: Pts by Cursor Move (график сигнала рисуется мышью);
• Enforce dt (snap nearest dt) — привести в исполнение: Key (клавишей: Enter, Q, P, Space). Например, если на вкладке Piece Wise User Waveform разработчиком в полях X Loc и Y Loc была введена пара значений, то для того, чтобы точка с указанными координатами появилась на графике, необходимо нажать на клавиатуре заданную в поле Key клавишу (по умолчанию Enter);
• Min dt — минимальный шаг изменения по оси времени. От этого параметра зависит точность отображения формы сигнала;
• Max Y Range — максимальное/минимальное значение сигнала по оси Y;
• Max Samples — максимальная выборка.

На вкладке FFT (рис. 4в) отображается график, на котором созданный сигнал преобразован при помощи быстрого преобразования Фурье в частотную форму.

На вкладке Help (рис. 4г) приведена справочная информация.

В верхней части лицевой панели прибора (независимо от выбранной вкладки) расположен графический дисплей и следующие элементы управления:

• кнопка Clear— очищает графический дисплей от уже созданного сигнала;
• кнопка Zero— устанавливает курсор рисования сигнала на дисплее в начальное положение — точку с координатами 0,0;
• Time Range — временной интервал периода сигнала;
• элемент прокрутки сигнала на экране графического дисплея по горизонтальной оси;
• элементы масштабирования сигнала (два белых ползунка) по вертикальной оси на экране графического дисплея.

Рисование формы сигнала на графическом дисплее генератора выполняется следующим образом. Установите на вкладке Setup лицевой панели прибора в поле Cursor Entry Mode переключатель в позицию Draw: Pts by Cursor Move. При помощи кнопки Clear, которая находится в правом верхнем углу панели управления, очистите дисплей. Кнопкой Zero установите курсор рисования сигнала на дисплее в начальное положение (точку с координатами 0,0). Подведите курсор мыши к этой точке и, зажав левую клавишу мыши, начните рисование в области графического дисплея. Отпустите клавишу мыши, если сигнал полностью сформирован (рис. 5).

Рис. 5. Один период сигнала, сформированный в режиме Draw: Pts by Cursor Move на графическом дисплее генератора User Piecewise Signal

Соберем в рабочей области программы Multisim схему фильтра и подключим вход схемы к выводу Wfm генератора, а выход схемы — к каналу В виртуального двухканального осциллографа (рис. 6). Запустим симуляцию схемы и откроем лицевую панель осциллографа (рис. 7). Как видно на рис. 7, полученный с генератора сигнал (красная кривая) сформирован согласно созданному на графическом экране генератора графику. Сигнал на выходе фильтра показан желтой кривой.

Рис. 6. Подключение схемы фильтра к выводу Wfm генератора и к каналу В виртуального двухканального осциллографа

Рис. 7. Осциллограммы сформированного на графическом дисплее генератора User Piecewise Signal в режиме Draw: Pts by Cursor Move сигнала (красная кривая) и сигнала на выходе фильтра (желтая кривая)

Представленные результаты были получены при следующих настройках прибора User Piecewise Signal:

• Min dt — 0,1;
• Max Y Range — 10;
• Max Samples — 25000;
• Time Range — 100;
• Time Units — mSec (1E‑3).

На рис. 8 показан один период сигнала в окне графического дисплея User Piecewise Signal и периодически повторяющийся сигнал в окне графического дисплея двухканального осциллографа, сформированные при помощи генератора сигналов User Piecewise Signal и описанные в таблице данных.

Рис. 8. Сформированный при помощи инструмента User Piecewise Signal в режиме Key: Pts set by Keyboard:
а) один период сигнала в окне графического дисплея генератора;
б) периодически повторяющийся сигнал в окне графического дисплея двухканального осциллографа

Представленные результаты были получены при следующих настройках прибора User Piecewise Signal:

• Min dt — 0,01;
• Max Y Range — 10;
• Max Samples — 1000;
• Time Range — 2,2;
• Time Units — mSec (1E‑3).

Напомним, для того чтобы использовать виртуальный двухканальный осциллограф, необходимо нажать на его пиктограмму на панели инструментов «Приборы» и разместить его с помощью мыши в рабочей области проекта. Для отображения лицевой панели прибора нужно дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на пиктограмме осциллографа на схеме. После того как панель откроется, выполните необходимые настройки подобно тому, как бы вы это сделали на панели реального прибора. Принцип соединения виртуального осциллографа с элементами схемы такой же, как и для других компонентов схемы. Виртуальный двухканальный осциллограф предоставляет возможность наблюдать за формой сигнала во времени. Каждый канал имеет сигнальный вход и контакт заземления. В программе Multisim осциллограф заземлен по умолчанию, поэтому контакт заземления можно не использовать. В верхней части лицевой панели расположен графический дисплей, предназначенный для графического отображения формы сигнала, а именно для отображения напряжения по вертикальной оси и, соответственно, времени по горизонтальной оси. В нижней части находится панель управления, предназначенная для настройки отображения измеряемого сигнала. Более подробно работа с виртуальным двух-канальным осциллографом была рассмотрена в [9].

В нашем случае виртуальный двухканальный осциллограф используется для графического отображения формы сигнала, полученного на выходе виртуального генератора User Piecewise Signal.

Скачать виртуальный инструмент User Piecewise Signal можно на сайте National Instruments по адресу [6].

Генератор случайных сигналов (Random Signal Generator)

Один из принципов классификации радиотехнических сигналов основан на возможности или невозможности точного предсказания их мгновенных значений в любые моменты времени.

Если математическая модель сигнала позволяет осуществить такое предсказание, то сигнал называется детерминированным. Способом его задания могут быть математическая формула или вычислительный алгоритм.

Строго говоря, детерминированных сигналов, равно как и отвечающих им детерминированных процессов, не существует. Неизбежное взаимодействие системы с окружающими ее физическими объектами, наличие хаотических тепловых флуктуаций и просто неполнота знаний о начальном состоянии системы — все это заставляет рассматривать реальные сигналы как случайные функции времени.

Случайными называют сигналы, мгновенные значения которых в любой момент времени не известны и не могут быть предсказаны с вероятностью, равной единице. В радиотехнике случайные сигналы часто проявляют себя как помехи, препятствующие извлечению информации из принятого колебания.

Генераторы случайных сигналов имеют широкое применение в области радиофизики и электроники, систем передачи информации, вычислительной техники, технических средств защиты информации, криптографии. Широкий спектр задач приводит к многообразию технических решений, включая генераторы не совсем случайных сигналов, псевдослучайных последовательностей и т. п. По виду выходного сигнала можно выделить генераторы случайных аналоговых и цифровых сигналов. Однако, учитывая, что выходной сигнал этих генераторов можно подвергнуть процедуре аналого-цифрового или цифро-аналогового преобразования, различие между ними несущественно и лежит в области технических решений обеспечения заданных свойств выходному сигналу. Более значительные различия находятся в области способов получения случайных сигналов. По принципам построения генераторы можно разделить на генераторы, основанные на флуктуациях в системах с большим числом степеней свободы, динамические генераторы хаотических колебаний, цифровые генераторы псевдослучайных последовательностей. Выбор того или иного технического решения зависит от области применения и требований, предъявляемых к выходному сигналу генератора.

При разработке электронных схем в Multisim в качестве генератора случайных сигналов можно использовать виртуальный прибор LabView — Random Signal Generator (рис. 9). Для того чтобы добавить данный инструмент на схему, необходимо выбрать в меню приборов LabView пункт Any Signal.

Рис. 9. Пиктограмма виртуального прибора Random Signal Generator в рабочей области программы Multisim и его лицевая панель

Рассмотрим работу с этим инструментом, для чего разместим генератор в рабочем поле программы и подключим его выход Wfm к каналу А двухканального осциллографа (рис. 10). Настройка параметров генератора выполняется на его лицевой панели, которую можно открыть при помощи двойного щелчка левой кнопкой мыши по пиктограмме данного прибора в рабочем поле программы.

Рис. 10. Подключение инструмента Random Signal Generator к виртуальному двухканальному осциллографу

Лицевая панель генератора случайных сигналов разделена на три вкладки: Signal Sources (источники сигнала), Modifiers (преобразование сигнала), Preview (предварительный просмотр).

Набор доступных для настройки опций и интерфейс вкладки Signal Sources зависит от выбранного в поле Plugins Available (доступные плагины) параметра:

• Sine Wave — синусоидальный сигнал (рис. 11а). В этом режиме для настройки доступны следующие параметры: Frequency (частота), Samples (число выборок), Amplitude (амплитуда), Sample Rate (частота дискретизации), Phase (фаза), Offset (смещение);
• Random Signal — случайный сигнал (рис. 11б). В этом режиме для настройки доступны следующие параметры: Amplitude (амплитуда), Samples (число выборок), Offset (смещение), Sample Rate (частота дискретизации);
• DC Offset — сигнал с заданным постоянным значением (рис. 11в). При DC Offset форма сигнала не искажается, но смещается вверх или вниз на значение Offset, заданное на вкладке Modifiers. В этом режиме для настройки доступны следующие параметры: Samples (число выборок), Sample Rate (частота дискретизации), DC Value (постоянное значение напряжения) — устанавливается посредством ввода с клавиатуры или путем перемещения при помощи мыши переключателя в нужную позицию;
• Multiple Tones — полигармонический сигнал (рис. 11г). В этом режиме для настройки доступны следующие параметры: Samples (число выборок), Sample Rate (частота дискретизации), Offset (V) (смещение), Tones (составляющие полигармонического сигнала): Freq (Hz) — частота, Amp (V) — амплитуда, Phase (Deg) — фаза составляющих полигармонического сигнала.

Рис. 11. Интерфейс вкладки Signal Sources в зависимости от выбранного в поле Plugins Available типа сигнала:
а) Sine Wave;
б) Random Signal;
в) DC Offset;
г) Multiple Tones

Независимо от выбранного в поле Plugins Available типа сигнала в верхней правой части вкладки Signal Sources отображается кнопка Check Plugins (проверка загрузки плагина). Если загрузка выполнена успешно, поле Load Ok будет подсвечено зеленым цветом.

На вкладке Modifiers (рис. 12) задаются следующие параметры преобразования сигнала:

• Scaling: Multiplier (масштабный коэффициент), Offset (смещение по вертикальной оси);
• Noise: Type (White Noise (Amp) — белый шум, Gaussian Noise (Std Dev) — Гауссовский шум, None — нет шума), Amp/Std Dev — амплитуда/стандартное отклонение;
• Options: Default Signal (Sine Wave, Random Signal, DC Offset, Multiple Tones) — выбор сигнала, который будет формироваться по умолчанию после запуска симуляции схемы, Load at Startup — загружать при запуске симуляции.

Рис. 12. Вкладка Modifiers лицевой панели прибора Random Signal Generator

На вкладке Preview (рис. 13) находится графический дисплей, на котором отображается один период сформированного генератором сигнала. В верхней правой части вкладки расположено поле Repeat Data. Если флажок в чекбоксе, соответствующем данному параметру, установлен, виртуальный прибор формирует периодически повторяющийся сигнал, в противном случае генератор формирует только один период выходного сигнала (рис. 14).

Рис. 13. Вкладка Preview лицевой панели прибора Random Signal Generator

Рис. 14. Осциллограммы случайного сигнала, полученные с помощью генератора Random Signal Generator:
а) до и
б) после установки на его лицевой панели флажка в чекбоксе Repeat Data

После того как все параметры настроены, необходимо нажать на кнопку Refresh Signal на лицевой панели Random Signal Generator для генерации выходного сигнала.

На рис. 14 показан случайный сигнал (Random Signal), параметры которого имеют следующие значения: Amplitude — 1 V, Samples — 100, Offset — 0, Sample Rate — 300, Scaling Multiplier — 2, Noise Type — None.

• Cформируем полигармонический сигнал (Multiple Tones) с наложением на него шума, для чего установим на вкладке Signal Sources следующие параметры выходного сигнала (рис. 15):
• Samples — 1000;
• Sample Rate — 100000;
• Offset (V) — 0;
• Tones: Freq (Hz) — 100, Amp (V) — 1, Phase (Deg) — 0 (для первой составляющей сигнала), Freq (Hz) — 1k, Amp (V) — 2, Phase (Deg) — 0 (для второй составляющей сигнала), Freq (Hz) — 500, Amp (V) — 1, Phase (Deg) — 45 (для третьей составляющей сигнала), Freq (Hz) — 200, Amp (V) — 3, Phase (Deg) — 90 (для четвертой составляющей сигнала).
• На вкладке Modifiers зададим следующие параметры преобразования сигнала:
• Scaling: Multiplier — 1, Offset — 0;
• Noise: Type — Gaussian Noise (Std Dev), Std Dev — 1;
• Options: Load at Startup — флажок в чекбоксе снят.

Рис. 15. Настройка параметров четырех составляющих полигармонического сигнала на вкладке Signal Sources лицевой панели Random Signal Generator

На вкладке Preview установим флажок в чекбоксе Repeat Data для формирования прибором периодически повторяющегося сигнала. Затем нажмем на панели управления генератора на кнопку Refresh Signal и запустим симуляцию схемы. Результат работы прибора Random Signal Generator: один период полигармонического сигнала, на который наложен Гауссовский шум, в окне графического дисплея генератора на вкладке Preview и осциллограмма в окне графического дисплея двухканального осциллографа — показан на рис. 16а.

Рис. 16. Один период полигармонического сигнала в окне графического дисплея генератора Random Signal Generator на вкладке Preview и осциллограмма в окне графического дисплея двухканального осциллографа:
а) Noise: Type — Gaussian Noise (Std Dev);
б) Noise: Type — White Noise (Amp); в) Noise: Type — None

Изменим значения следующих параметров генератора на вкладке Modifiers: Noise: Type — White Noise (Amp), Amp — 1 и сгенерируем сигнал повторно (рис. 16б). Осциллограмма и один период полигармонического сигнала, параметр Noise: Type которого — None, представлены на рис. 16в.

Cформируем синусоидальный сигнал (Sine Wave), для чего установим на вкладке Signal Sources следующие параметры выходного сигнала:

• Frequency — 100;
• Samples — 500;
• Amplitude — 5;
• Sample Rate — 50000;
• Phase — 90;
• Offset — 0.

На вкладке Modifiers зададим следующие параметры преобразования сигнала:

• Scaling: Multiplier — 2, Offset — 1;
• Noise: Type — None;
• Options: Load at Startup — флажок в чекбоксе снят.

На вкладке Preview установим флажок в чекбоксе Repeat Data для формирования прибором периодически повторяющегося сигнала. После чего нажмем на панели управления генератора на кнопку Refresh Signal и запустим симуляцию схемы. Результат работы прибора Random Signal Generator: один период синусоидального сигнала в окне графического дисплея генератора на вкладке Preview и осциллограмма в окне графического дисплея двухканального осциллографа — показан на рис. 17а.

Рис. 17. Один период синусоидального сигнала в окне графического дисплея генератора Random Signal Generator на вкладке Preview и осциллограмма в окне графического дисплея двухканального осциллографа, когда параметр Noise Type:
а) None;
б) White Noise (Amp)

Изменим значения следующих параметров генератора на вкладке Modifiers: Noise: Type — White Noise (Amp), Amp — 5 и сгенерируем сигнал повторно (рис. 17б).

Как видно из рисунков, широкий набор настраиваемых параметров виртуального генератора позволяет формировать сигналы самой разнообразной формы (рис. 18).

Рис. 18. Сигналы разной формы, сгенерированные при помощи прибора Random Signal Generator:
а) полигармонический сигнал, число выборок которого — 1000, частота дискретизации — 50000,
фаза первой составляющей — 30°, фаза второй составляющей — 30°;
б) синусоидальный сигнал, число выборок которого — 1000, частота дискретизации — 100000, фаза — 90°
в) синусоидальный сигнал, число выборок которого — 1000, частота дискретизации — 1 Е+6, фаза — 30°

Отметим, что опции на лицевой панели Random Signal Generator в представленных примерах были заданы произвольным образом.

Скачать виртуальный инструмент Random Signal Generator можно на сайте National Instruments по адресу [7].