Generatory funkcyjne i arbitralne na co zwrócić uwagę


Zrozumienie kluczowych parametrów generatorów funkcyjnych i arbitralnych (AWG – Arbitrary Waveform Generator) pozwoli Ci dokonać najlepszego wybory oszczędzając czas i pieniądze. Zobacz na jakie parametry zwrócić uwagę porównując modele generatorów różnych producentów. Omówmy najważniejsze parametry.

Pamięć
Rozmiar pamięci czyli ile punktów składających się na zdefiniowany przez Ciebie sygnał możesz zapisać w generatorze. Parametr ten wyrażany jest w giga samplach (GSa). Podane przez Ciebie dane podawane są na przetwornik cyfrowo analogowy, który tworzy schodkową reprezentację Twojego sygnału. Wysokie próbkowanie i duże pamięć są niezbędne do precyzyjnego odtworzenia sygału.

Próbkowanie
Próbkowanie to liczba próbek które przetwornik cyfrowo analogowy może przetworzyć w danym czasie. Wyrażane jest w giga Samplach na sekundę (GSa/s). Relacja między pamięcią, a próbkowaniem jest następująca: pamięć / próbkowanie = czas/długość sygnału
Jak widać we wzorze kiedy wzrasta próbkowanie wykorzystanie pamięci wzrasta, a czas sygnału spada. Czas sygnału o którym mówi to długość unikalnego sygnału który możesz wygenerować. Może on następnie zostać powtórzony odtworzony wielokrotnie i być jednym okresem całego sygnału który wygeneruje Twój generator. Przykładowo przy rozmiarze pamięci 256 kSa i próbkowaniu 64 GSa/s możesz utworzyć sygnał o długości 4 us co jest czasem bardzo krótki dlatego długość pamięć jest tak ważna.

Zakres dynamiczny i rozdzielczość pionowa
Jest to wyjście przetwornika w generatorze i jest to napięcie wyrażone jako pionowe bity. Przykładowo 8 bitowy przetwornik cyfrowo analogowy może wytworzyć 2 do 8 czyli 256 poziomów napięcia zaprojektowanego sygnału. Zawsze miej na uwadze, że każdy dodany bit podwaja rozdzielczość sygnału.

Pasmo
Wyjścia generatorów funkcyjnych i arbitralnych mają swoją górną granicę częstotliwości. W przypadku pasmo generatora oznacza z jaką częstotliwością możesz odtworzyć wiarygodny sygnał. Aby właściwie odtworzyć sygnał według teorii Nyquista sygnał musi być zostać próbkowany przynajmniej dwa razy na jeden okres. Czyli posiadając próbkowanie na poziomie 1 GSa/s możesz odtworzyć sygnał o częstotliwości najwyżej 500 MHz. Natomiast wyjście sygnału z przetwornika nie jest gładkim sygnałem sinusoidalnym, ale schodkową reprezentacją zapisu w pamięci. Ze względu na to wyjście z przetwornika jest filtrowane w generatorze arbitralnym takie filtrowanie nazywa się filtrem rekonstrukcyjnym (reconstruction filter). Daje to wyjściu gładki sygnał, ale za zmniejsza próbkowanie o 10%. Co za tym idzie z posiadając próbkowanie 1GSa/s możemy odtworzyć sygnał 400 MHz.  

Efektywna liczba bitów (ENOB)
Efektywna liczba bitów jest pochodną rozdzielczości przetwornika. Wartość ta zawsze będzie mniejsza niż rozdzielczość przetwornika spowodowane jest to harmonicznymi, zakłóceń i szumów samego generatora. Zwróć uwagę, że ENOB zmienia się wraz z częstotliwościom sygnału, poniżej znajduje się charakterystyka ENOBu w funkcji częstotliwości. Poniższa charakterystyka przestawia generator z przetwornikiem 14 bitów, ale przy częstotliwości 1,5 GHz zostaje już tylko 9 bitów.



ENOB jest świetnym wyznacznikiem jakości generatora. ENOB można wyliczyć na podstawie poniższego wzoru, gdzie SINAD to to stosunek mocy sygnału do szumu.  



Jitter
Jitter może być przyczyną rozjeżdżania się krawędzi i poziomów napięcia. Jitter najczęściej określa się w piko sekundach (ps) jako różnice między zegarem, a sygnałem.
Podsumowanie
  • Pamięć, próbkowanie i czas sygnału są powiązane
  • Pasmo zawsze będzie mniejsze niż próbkowanie
  • ENOB jest najlepszym wyznacznikiem rozdzielczości generatora
  • Zwróć uwagę na jitter

Galeria