함수 발생기

Function generator
단순 아날로그 함수 생성기(약 1990년)
DDS 함수 발생기
사인, 사각, 삼각 및 톱니 파형

함수 발생기는 일반적으로 광범위한 주파수에 걸쳐 다양한 유형의 전기 파형을 생성하는 데 사용되는 전자 테스트 장비 또는 소프트웨어입니다.함수 발생기에서 생성되는 가장 일반적인 파형으로는 사인파, 사각파, 삼각파 및 톱니 모양 등이 있습니다.이러한 파형은 반복 또는 싱글샷(내부 또는 외부 트리거 소스 필요)일 [1]수 있습니다.파형을 생성하는 데 사용되는 집적회로는 함수 발생기 IC로도 설명할 수 있습니다.

함수 발생기는 사인파를 생성하는 것 외에도 일반적으로 톱니 및 삼각 파형, 사각파, 펄스 등 다른 반복 파형을 생성할 수 있습니다.많은 함수 생성기에 포함된 또 다른 기능은 DC 오프셋을 추가하는 기능입니다.

함수 발생기는 오디오 주파수와 RF 주파수 모두를 지원하지만 일반적으로 왜곡이 적거나 안정적인 주파수 신호가 필요한 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.이러한 특성이 필요한 경우에는 다른 신호 발생기가 더 적합합니다.

일부 함수 발생기는 외부 신호 소스(주파수 기준일 수 있음) 또는 다른 함수 [2]발생기에 위상 잠글 수 있습니다.

함수 발생기는 전자 기기의 개발, 테스트 및 수리에 사용됩니다.예를 들어 증폭기를 테스트하거나 제어루프에 오류신호를 도입하기 위한 신호원으로 사용할 수 있다.함수 발생기는 주로 아날로그 회로 작업에 사용되며, 관련 펄스 발생기는 주로 디지털 회로 작업에 사용됩니다.

전자 기기

동작 원리

단순 함수 발생기는 일반적으로 주파수가 [3]스텝뿐만 아니라 부드럽게 제어될 수 있는 삼각 파형을 생성합니다.이 삼각파는 다른 모든 출력의 기준으로 사용됩니다.삼각파는 정전류 소스에서 캐패시터를 충전 및 방전하는 과정을 반복하여 발생합니다.그러면 선형 상승 및 하강 전압 램프가 생성됩니다.출력전압이 상한 또는 하한에 이르면 비교기를 사용하여 충방전을 반전시켜 직선삼각형파를 생성한다.콘덴서의 전류와 크기를 변화시킴으로써 다른 주파수를 얻을 수 있다.톱니파는 저전류로 캐패시터를 천천히 충전하여 발생시킬 수 있지만, 전류원 위의 다이오드를 사용하여 빠르게 방전합니다.다이오드의 극성은 결과적으로 발생하는 톱니 극성을 변화시킵니다. 즉, 느린 상승과 빠른 하강 또는 빠른 상승과 느린 하강입니다.

전류 스위칭 컴퍼레이터 출력에 반영되는 캐패시터의 충방전 여부를 확인함으로써 50%의 듀티 사이클 사각파를 쉽게 얻을 수 있다.다른 듀티 사이클(이론적으로 0%~100%)은 비교기와 톱니 또는 삼각 신호를 사용하여 얻을 수 있습니다.대부분의 함수 발생기에는 비선형 다이오드 쉐이핑 회로도 포함되어 있어 오디오 시스템의 클리핑과 유사한 프로세스로 삼각파의 모서리를 반올림함으로써 삼각파를 상당히 정확한 사인파로 변환할 수 있습니다.

워킹링 카운터(Johnson 카운터라고도 함) 및 (선형) 저항 전용 쉐이핑 회로는 사인파의 근사치를 생성하는 대체 방법입니다.이것은 아마도 가장 간단한 수치 제어 발진기일 것입니다.이러한 2개의 워킹링 카운터는 듀얼톤 멀티주파수 시그널링 및 초기 모뎀톤에서 [4]사용되는 연속 위상 주파수 시프트 키잉을 생성하는 가장 간단한 방법입니다.

일반적인 함수 발생기는 최대 20MHz의 주파수를 제공할 수 있습니다. 고주파용 RF 발생기는 일반적으로 순수 또는 변조된 사인 신호만 생성하므로 엄밀한 의미에서 함수 발생기가 아닙니다.

대부분의 신호 발생기와 마찬가지로 함수 발생기에도 감쇠기, 출력 파형을 변조하는 다양한 수단이 포함될 수 있으며, 종종 두 운영자가 결정한 한계 사이에서 출력 파형의 주파수를 자동적이고 반복적으로 "스위프"하는 기능이 포함될 수 있습니다.이 기능을 통해 특정 전자 회로의 주파수 응답을 매우 쉽게 평가할 수 있습니다.

일부 함수 발생기는 흰색 또는 분홍색 [citation needed]노이즈를 발생시킬 수도 있습니다.

고급 함수 발생기를 임의 파형 발생기(AWG)라고 합니다.DDS(직접 디지털 합성) 기술을 사용하여 진폭 및 시간 스텝 표로 설명할 수 있는 파형을 생성합니다.

사양

범용 함수 발생기의 일반적인 사양은 다음과 같습니다.

  • 사인, 사각, 삼각, 톱니(램프) 및 펄스 출력을 생성합니다.임의 파형 발생기는 모든 [2]형태의 파형을 생성할 수 있습니다.
  • 광범위한 주파수를 생성할 수 있습니다.예를 들어 Tektronix FG 502(ca 1974)는 0.1Hz~11MHz를 [5]커버합니다.
  • 주파수 안정성은 아날로그 제너레이터의[5] 경우 시간당 0.1%, 디지털 제너레이터의 경우 500ppm입니다.
  • 아날로그 [6]발생기의 최대 사인파 왜곡 약 1%(다이오드 쉐이핑 네트워크의 정확도)임의 파형 발생기의 왜곡은 50kHz 미만에서 -55dB 미만, 50kHz 이상에서 -40dB 미만일 수 있습니다.
  • 일부 함수 발생기는 주파수 기준 또는 다른 함수 발생기일 수 있는 외부 신호 소스에 대해 위상 잠글 수 있습니다.
  • 진폭 변조(AM), 주파수 변조(FM) 또는 위상 변조(PM)를 지원할 수 있습니다.
  • 최대 10V의 피크 대 피크 출력 진폭.
  • 진폭은 보통 10년 단계와 10년 이내의 연속 조정으로 교정된 감쇠기에 의해 수정될 수 있습니다.
  • 일부 발전기는 DC 오프셋 전압을 제공합니다(예: -5V ~ +5V).[2]
  • 50Ω의 출력 임피던스.

소프트웨어

함수 생성에 대한 완전히 다른 접근 방식은 소프트웨어 명령을 사용하여 파형을 생성하고 출력을 제공하는 것입니다.예를 들어 범용 디지털 컴퓨터를 사용하여 파형을 생성할 수 있습니다. 주파수 범위와 진폭이 허용 가능한 경우 대부분의 컴퓨터에 장착된 사운드 카드를 사용하여 생성된 파형을 출력할 수 있습니다.

회로 소자

파형 발생기

통신 및 계측 회로 및 함수 발생기 계기에 사용할 수 있는 다른 기기 내에서 파형을 생성하기 위해 사용되는 전자회로 소자.예를 들어 Exar XR2206[7] 및 Intersil ICL8038 집적회로는[citation needed] 전압 제어 가능한 주파수로 사인, 사각, 삼각, 램프 및 펄스 파형을 생성할 수 있습니다.

함수 발생기

입력의 일부 수학적 함수(제곱근 등)에 비례하는 출력을 제공하는 전자회로 소자로, 피드백 제어 시스템 및 아날로그 컴퓨터에서 사용됩니다.예를 들어 Raytheon QK329 사각 법칙[8] 튜브 및 Intersil ICL8048 Log/Antilog [9]앰프가 있습니다.

기계 함수 발생기

기계적 함수 발생기는 링크, 캠 팔로어 메커니즘 또는 비원형 기어로, 주기적(사인 또는 코사인 함수 등) 또는 싱글샷(대수, 포물선, 접선 함수 등)의 다양한 유형의 함수를 재현하도록 설계되었습니다.[10]

압력계, 고도계, 기압계 등의 계측기는 선형화 수단으로 링크식 함수 발생기를 포함한다.디지털 컴퓨터가 등장하기 전에, 기계식 함수 발생기는 총기 제어 시스템과 기계식 계산기의 구축에 사용되었다.

  • Four-bar function generator of the function Log(u) for 1 < u < 10.

    1 < u < 10에 대한 함수 로그(u)의 4바 함수 생성기.

  • Rocker-slider function generator of the function Log(u) for 1 < u < 10.

    1 < u < 10에 대한 함수 로그(u)의 로커 슬라이더 함수 발생기.

  • Slider-rocker function generator of the function Tan(u) for 0 < u < 45°.

    0 < u < 45°에 대한 Tan(u) 함수의 슬라이더 로커 함수 발생기.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ cnx.org - 기본 함수 생성기 사용, 2005-08-21
  2. ^ a b c Bakshi, U. A.; Bakshi, A. V.; Bakshi, K. A. (2008). Electronic Measurements and Instrumentation. Pune, India: Technical Publications. pp. 3–26, 3–27. ISBN 978-81-8431-435-9.
  3. ^ Sonde, B. S. (1992). Introduction to System Design Using Integrated Circuits. New Age International. pp. 244–246. ISBN 978-81-224-0386-2.
  4. ^ 돈 랭커스터.'TV 타자기 쿡북'.1976년 페이지 180-181
  5. ^ a b FG 502 Function Generator, Instruction Manual, Beaverton, OR: Tektronix, 1973, pp=1-7-1-8
  6. ^ FG 502 왜곡은 0.5%
  7. ^ "Exar XR-2206 Monolithic Function Generator" (PDF). Exar. Retrieved 16 June 2013.
  8. ^ Miller, Joseph A.; Soltes, Aaron S.; Scott, Ronald E. (February 1955). "Wide-band Analog Function Multiplier" (PDF). Electronics. Retrieved 15 June 2013.
  9. ^ "Intersil ICL8048 Log Amplifier" (PDF). Intersil. Retrieved 16 June 2013.
  10. ^ Simionescu, P.A. (2016). "A restatement of the optimum synthesis of function generators with planar four-bar and slider-crank mechanisms examples". International Journal of Mechanisms and Robotic Systems. Inderscience Publishers (IEL). 3 (1): 60–79. doi:10.1504/IJMRS.2016.077038.

외부 링크

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