Цифровые генераторы сигналов специальной формы

Генераторы сигналов специальной формы вырабатывают одиночные или периодические сигналы пилообразной, треугольной, трапецеидальной, колоколообразной, синусоидальной формы и т. п. Простые и дешевые генераторы специальной формы строятся на основе интеграторов с нелинейной обратной связью через какой-либо пороговый элемент с гистерезисом. Постоянное напряжение в процессе интегрирования формируется в линейно изменяющееся напряжение, которое после определенного значения меняет знак. На выходе генератора формируется симметричное треугольное напряжение, которое затем можно преобразовать в сигнал другой формы. Такие генераторы просты и дешевы, однако обеспечивают ограниченный набор формируемых сигналов, имеют невысокую точность и стабильность.

Для формирования сигналов произвольной формы применяют функциональные генераторы, работающие на основе кусочно-линейного синтеза непосредственно самого сигнала. В основе таких устройств лежит генератор линейно изменяющегося напряжения, длительностью и амплитудой которого можно управлять. Сигнал любой, произвольной формы можно получить из серии элементарных линейно изменяющихся сигналов. Из заранее заданного набора дискретных значений в цифровое запоминающее устройство (ЗУ) вводятся параметры (длительность и амплитуда) каждого элементарного сигнала, в конце цикла формируется специальный сигнал возврата к началу, что позволяет получить исходное значение сигнала. Работой генератора управляет микропроцессор. Тактовая частота работы генератора (рисунок 3.1) задается кварцевым генератором, обеспечивающим высокую стабильность частотно-временных параметров сигнала. Сформированные в формирователе адреса кодовые сигналы подаются на ЗУ, в котором записаны коды дискретных отсчетов заданного сигнала. В результате последовательного опроса ячеек ЗУ на его выходе появ­ляется последовательность цифровых сигналов, которая с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) преобразуется в аналоговой сигнал заданной формы. Нижняя частота генерируемого сигнала ничем не ограничена, а максимальная частота определяется быстродействием ЦАП. Характеристики точности генератора по выходному напряжению определяются объемом памяти, разрядностью ЗУ и характеристиками ЦАП.

Рисунок 3.1 – Схема генератора специальной формы

Использование микропроцессоров в цифровых генераторах расширяет набор синтезируемых сигналов, операции коррекции параметров сигнала, высокую точность и временную стабильность.

Генераторы с программным управлением обеспечивают работу по предварительно записанной в памяти программе, дистанционное управление выходным напряжением и частотой в двоично-десятичном коде, запуск цифровых приборов сонхроимпульсом и др.