Signaaligeneraator

Analoogsignaaligeneraator E8257D PSG

Signaaligeneraator on elektroonikaseade, mis võimaldab genereerida eri parameetritega signaale. Tavaliselt saab valida lainekuju, väljundpinge ja sageduse. Loodud signaale kasutatakse elektriahelate ja seadmete testimiseks, disainimiseks ning tõrkeotsinguks.

Signaaligeneraatoreid on mitut liiki, näiteks funktsioonigeneraatorid, raadio- ja mikrolainegeneraatorid, heligeneraatorid ja sagedusgeneraatorid. Need on enamasti mõeldud kindlaks otstarbeks ning ei sobi teiste ülesannete täitmiseks või on nende võimalused piiratud.

Lihtsaim signaaligeneraator on ostsillaator, mis tekitab kindla sageduse ja amplituudiga signaali. Üldotstarbelised signaaligeneraatorid võimaldavad kasutajal signaali omadusi kontrollida. Tänapäevastel seadmetel on juhtimiseks mikroprotsessorid, mis võimaldavad neid kasutada nii autonoomselt kui ka automaatsüsteemidesse integreerituna.

Üldotstarbelised signaaligeneraatorid

Funktsioonigeneraator

Funktsioonigeneraator on seade, mis toodab ajas korduvaid lihtsaid lainekujusid. Seade sisaldab elektroonilist ostsillaatorit ja vooluahelaid, mille abil vastavaid lainekujusid luuakse. Mõned moodsad signaaligeneraatorid kasutavad digitaalse signaalitöötluse meetodeid ja analoog-digitaalmuundureid, et tekitada soovitud väljundsignaal. Levinuim lainekuju on siinuslaine, kuid tavaliselt saab genereerida ka saehamba-, ruut- ja kolmnurksignaali. Funktsioonigeneraatorid võimaldavad lisada väljundile DC-nihke, millega saab väljundsignaali pinget tõsta või langetada. Signaal võib olla nii pidev kui ka ühekordne. Kuigi funktsioonigeneraatorid töötavad nii kuuldavas helivahemikus kui ka raadiosageduste piirkonnas, ei sobi need hästi rakendusteks, kus on vaja väikeseid moonutusi ja stabiilset sagedust. Seepärast kasutatakse neid peamiselt analoogelektroonika arendamisel, testimisel ja parandamisel.

Suvalise lainekuju generaator (AWG)

Suvalise lainekuju generaator sarnaneb digitaalse funktsioonigeneraatoriga ning loob oma väljundsignaali samuti mikrokontrolleris, kasutades analoog-digitaalmuundurit, et andmed analoogsignaaliks muuta. Lainekujugeneraatorid on üldiselt spetsiifilisemad ja kallimad kui funktsioonigeneraatorid ning neid kasutatakse tööstuslikes rakendustes.

Raadio- ja mikrolainegeneraatorid

Raadio- ja mikrolainegeneraatoreid kasutatakse komponentide ja vastuvõtjate testimiseks erinevates juhtmevabades tehnoloogiates, näiteks mobiilside, Wi-Fi, satelliitside ja radar. Nendel generaatoritel on sarnased omadused, kuid need erinevad peamiselt sagedusvahemiku poolest. Raadiolainegeneraatorid tekitavad signaale vahemikus 1 kHz kuni 6 GHz, mikrolainegeneraatorid aga umbes 1 GHz kuni üle 100 GHz. Need seadmed jagunevad omakorda analoogsignaaligeneraatoriteks ja vektorsignaaligeneraatoriteks.

Analoogsignaaligeneraator

Siinuslaine ostsillaatoril põhinevad signaaligeneraatorid olid levinud enne digitaalelektroonika laialdast kasutuselevõttu, kuid neid kasutatakse analoogelektroonikas ka tänapäeval.

Raadiolained (RF)

RF-signaaligeneraatorid loovad pideva lainega raadiosagedussignaale, mille amplituudi ja sagedust saab muuta. Paljud mudelid võimaldavad kasutada erinevaid modulatsiooniviise (amplituudi-, sagedus-, faasi-, -impulsimodulatsioon). Tavaliselt saab reguleerida ka generaatori väljundvõimsust, mis võimaldab kasutada sama seadet paljudes olukordades ja erinevate antennidega. Tänapäeval on raadiolainegeneraatoreid saadaval väga erinevates vormides – alates serverikapi moodulitest kuni mikroskeemideni.

Helilained (AF)

AF-signaaligeneraatorid loovad pidevaid signaale kuuldavas sagedusvahemikus ning tekitavad juba lihtsa ehitusega vähe moonutusi. Need generaatorid suudavad luua nii siinus- kui ka ruutsignaale. AF-generaatori väike moonutustase teeb selle kasulikuks tööriistaks teiste seadmete tekitatud moonutuste mõõtmiseks ja hindamiseks.

Vektorsignaaligeneraator

Vektorsignaaligeneraator ehk digitaalne signaaligeneraator suudab genereerida digitaalselt moduleeritud raadiosignaale. Tavaliselt võimaldab see luua signaale, mis vastavad erinevatele modulatsiooniskeemidele, näiteks QPSK, FSK ja OFDM. Lisaks põhineb tänapäevane digitaalne suhtlusvõrgustik tööstusharu standarditega määratletud süsteemidel, nagu Wi-Fi (IEEE 802.11), GSM, LTE ja 5G (IMT-2020). Paljud vektorsignaaligeneraatorid suudavad nendele standarditele vastavaid signaale tekitada, mispärast on need olulised tööriistad selliste süsteemide arendamisel ja testimisel.

Digitaalne mustrigeneraator

Digitaalsignaaligeneraator (impulsigeneraator) teisendab binaarjada signaaliks, kus madal pinge vastab loogilisele 0-le ning kõrge pinge loogilisele 1-le. Digitaalseid mustrigeneraatoreid kasutatakse peamiselt digitaalsete integraalskeemide ja manussüsteemide valideerimiseks ja testimiseks. Seepärast töötavad need tavaliselt pingetasemetega, mis vastavad digitaalelektroonika sisend-väljund standarditele, näiteks LVTTL ja LVCMOS.

Eriotstarbelised signaaligeneraatorid

Lisaks üldotstarbelistele signaaligeneraatoritele on ka mitmeid spetsiifilise kasutusega seadmeid.

Helikõrgusgeneraator

Helikõrgusgeneraator on mõeldud akustika uurimiseks. Tavaliselt suudab see genereerida siinuslaineid kuuldavas sagedusvahemikus (20 Hz – 20 kHz). Keerukamad mudelid võivad sagedust sujuvalt muuta, et teha mõõtmisi sagedusdomeenis. Sageli kasutatakse neid koos helitaseme anduritega, et teha kindlaks ruumide akustilised omadused.

Videosignaaligeneraator

Videosignaaligeneraator tekitab video- ja telesignaale, mida kasutatakse teleseadmete sünkroonimiseks ning vigade leidmiseks ja testimiseks. Levinud on mitut tüüpi videosignaaligeneraatoreid, näiteks liitsignaaligeneraatorid (NTSC ja PAL), MPEG ja CCIR 601. Sõltumata tüübist sisaldab väljund tavaliselt nii kodeeritud videosignaali kui ka sünkroonimissignaale.