Статьи

Новые модели генераторов сигналов произвольной формы AFG-730хх

Коллектив АО «ПриСТ»

Компания GW Instek (Тайвань) анонсировала выпуск 4-х моделей генераторов сигналов специальной и произвольной формы (AWG) серии AFG-730хх. Новинки представлены в одноканальном и 2-х канальном исполнении с максимальной частотой до 20 МГц/30 МГц. Генераторы предназначены для обеспечения возросших требований тестирования в сегментах промышленного производства, инженерного дизайна, в сфере научных исследований и образовательных приложениях (наука, ВУЗ), для диагностики электроприборов, в т.ч. медицинского назначения, и анализа компонентов.

Разработчиками новинок реализована полная гальваническая развязка всех цепей на функциональных выходах генератора. Все каналы являются полностью изолированными (!!!) от потенциала земли (earth ground). Такая особенность является востребованной для тестирования приложений с «плавающей» землей (floating ground), а также при отладке устройств, имеющих входные/выходные цепи, изолированные от контура общего заземления. Например, подключение генератора AFG-730хх в комбинации с лабораторным источником питания постоянного тока, обеспечит достижение максимального каскадного выходного напряжения (AC-DC) до значений +42 В или –42 В.

Рис.1 Передняя панель AFG-73031 (щелчок по изображению - увеличение)

В серию входят 4 модели, которые приведены в таблице с указанием диапазонов частот:

Каждый из выходов в двухканальных моделях (AFG-73022, AFG-73032) функционирует абсолютно независимо. По сути каждая из 2-х канальных моделей представляет собой два генератора в одном корпусе. Автономные ЦАП позволяют формировать на каждом их выходов независимые по частоте и амплитуде сигналы. Кроме того, возможна одновременная работа сразу нескольких генераторов без учета типа их заземления и особенностей коммутации такой группы в месте эксплуатации. Примерами типовых приложений является, - отладка блоков управления системой зажигания или тестирование автомобильной электроники устройств трансмиссии и АКПП.

Частота дискретизации ЦАП в серии составляет 250 MГц, разрядность 16-бит, глубина внутренней памяти 8 МБ для генерации сигналов произвольной формы на выбранном выходе (СПФ). Пользователи могут не только сохранять во внутренней памяти созданные или отредактированные формы сигналов произвольной формы, но также использовать режим воспроизведения генератором AFG-730хх внешних сигналов при помощи цифрового запоминающего осциллографа благодаря функции DSOLink от GW Instek (т.н. непосредственная реконструкция формы: захват осциллографом, перенос файла и последующее воспроизведение сигнала на выходе генератора). Предусмотрено 10 ячеек внутренней энергонезависимой памяти для записи и хранения созданных сигналов произвольной формы, каждый длинной до 8 МБ. Кроме того, в памяти прибора могут быть сохранены 10 индивидуальных наборов настроек генератора (профилей).

Новинки серии AFG-730хх обеспечивают синхронизацию фазы выходных колебаний для организации мультиканального режима при объединении до 6 генераторов (до 12 каналов в системе из 2-х кан моделей). Предусмотрен разъем входа внешней опорной частоты (внеш. ОГ), позволяющий подать сигнал 10 МГц от внешнего высокостабильного источника (цезиевого/водородного стандарта) с целью существенного повышения точности установки и стабильности выходной частоты.

Модели поддерживают режим развертки по частоте и по амплитуде, в который можно интегрировать математические функции, включая лин./лог. закон качания, однонаправленный цикл («пила» - нарастание/спад), двунаправленный цикл («треугольник» – нарастание + спад), а также выбрать режим запуска (непрерывно/однократно/по условиям триггера). Такое широкое меню настроек предназначено для удовлетворения требований различных измерительных приложений, в которых необходимо использовать различные типы и способы качания. Например, режим качания по частоте (ГКЧ) востребован при анализе частотных характеристик электронных компонентов РЭА, фильтров и тестировании низкочастотных усилителей. Режим качания по амплитуде позволяет имитировать сигналы для вибрационных испытаний для которых, как правило обычно необходим вибротестер/инжектор колебаний. Такая функциональность обеспечивает проведение испытаний на старение (уход) параметров различных материалов, а также анализ линейности НЧ усилителей.

Основные технические спецификации и параметры серии AFG-730хх: амплитуда выходного сигнала 1 мВпик … 10 Впик (на 50 Ом), частотный диапазон от 1 мкГц до 20 МГц/30 МГц (в зав. от модели); разрешение установки частоты 1 мкГц, встроенные формы: синус, прямоугольник, импульс, треугольник, пила, DC напряжение (смещение), гармоники (до 8-й) и шум. Длительность импульса, время нарастания фронта или среза могут регулироваться пользователем в доступных диапазонах настройки. Перестраиваемая скважность импульсов (от 0,017% до 99,983%) обеспечивает гибкость их применения в качестве синхроимпульсов, сигналов запуска, тактирования. При помощи 65 встроенных типов функциональных сигналов пользователь имеет возможность формировать и редактировать колебания произвольной формы. Модели серии поддерживают следующие типы модуляции: АМ/ЧМ/ИМ/ЧМн/ШИМ, режим качания по амплитуде и по частоте (развертка), формирование пакета радиоимпульсов (burst), что удовлетворяет запросам современных приложений электронного дизайна и промышленного производства. Модели с двумя независимыми выходными каналами (AFG-73022, AFG-73032) обеспечивают СУМ-модуляцию (SUM), выбор связи по выходам, режим отслеживания (трекинг) и установку начальной фазы (-360,0°… +360,0° с разреш. 0,1°), полностью соответствуя требованиям испытаний с применением дифференциальных сигналов, а также задачам анализа устройств управляемых изменением фазы и для оценки искажений усилителей. Встроенный формирователь сигнала с присутствием гармоник (до 8-й) позволяет выдавать на выходе гармонические сигналы для эмуляции работы импульсного источника питания. Аналогичные сигналы также применяются для верификации ЭМС характеристик сетевых фильтров питания.

Новинки AFG-730хх серии поддерживают использование управляющего программного обеспечения (ПО) - AWES (Arbitrary Waveform Editing Software), которое позволяет легко создавать сигналы произвольной формы, и находится в свободном доступе для скачивания на сайте производителя. Для быстрого выполнения измерений обеспечивается удобное редактирование сигналов с помощью встроенных в меню готовых типовых эпюр (конструктор графических форм).

В стандартной комплектации генераторы оснащены интерфейсами USB (2 - Host/Device) и LAN, опционально предусмотрен GPIB (опция 01). Наличие высокосортных портов вывода информации и программирования (с использованием стандартных команд программирования SCPI) обеспечивает оптимальное интегрирование генераторов в автоматизированные измерительные комплексы (АИК) и тестовые стенды.

Полная гальваническая развязка (гнезда вход, выход и шасси прибора), двухканальный режим

Рис. 2 Схема подключения AFG-730хх к источнику питания постоянного тока для увеличения напряжения смещения генератора (D.C. bias)	Рис. 4 Пиковые значения выходного напряжения (Uвых) при разных уровнях пост. смещения (DC bias = 32 В/41 В).

Рис. 3 Настройки в схеме теста: Uвых ист. питания -31,8 В, на выходе генератора AFG-73032 уровень 20 В п-п, форма сигнала – синус, частота 1 кГц.	Рис. 5 Результат теста на экране осциллографа (нагрузка с большим импедансом). Самое минимальное напряжение составило –42,4 В/Vmin (внизу в строке значений – справа).

Создание многоканальных синхронизированных по фазе систем

При объединении до 6 приборов (AFG-73032/-73022) доступно реализовать управление в виде многоканальной системы с получением до 12 каналов и синхронизацией по фазе на всех выходах. Существует два метода организации измерительных приложений с синхронизированной фазой. Имея различные частотные настройки в каждом из генераторов, ведущий генератор может засинхронизировать фазу каждого канала в ведомых приборах.

Подав на вход «REF IN» сигнал внешнего опорного генератора пользователь сможет использовать его высокостабильную частоту 10 МГц (цезиевый/рубидиевый стандарт) в качестве внешнего опорного сигнала для увеличения стабильности выходной частоты.

Метод 1 (параллельный). Метод основан на использовании сигнала внешнего ОГ (опция), подаваемого на вход REF IN ведущего устройства. Далее с выхода (REF OUT) сигнал раздается параллельно на входы (REF IN) ведомых генераторов при помощи кабелей BNC-BNC (50 Ом, RG-58а/U) и «T»-образных соединителей (тройников). Таким образом, можно подключить до 6 генераторов для создания и управления синхронизированной по фазе многоканальной системой. (щелчок по изображению - увеличение)

Метод 2 (последовательный). Метод основан на использовании внешнего ОГ (опция) подаваемого на вход REF IN ведущего устройства, с последующей коммутацией опорного сигнала от одного ведомого устройства к другому («вход – выход») при помощи кабелей BNC-BNC (50 Ом, RG-58а/U). Таким образом, можно подключить до 4-х генераторов для создания многоканальной синхронизированной системы. (щелчок по изображению - увеличение)

Генерация сигнала с гармониками

Режим формирования производных гармоник сигнала позволит эмулировать присутствие гармонических составляющих в выходном сигнале (основную частоту и высшие гармоники) для тестирования импульсных источников питания, а также оценки показателей подавления помех сетевых ЭМИ-фильтров питания*.

* Примеч. EMC/EMI фильтры (сетевые и сглаживающие дроссели) существенно уменьшающие уровень кондуктивных помех и защищают устройства, подключенные к этой же сети электроснабжения, от деструктивного влияния помех в виде кратных гармоник и пульсаций.

Пользователь может задать № частотной составляющей и её начальную фазу для получения желаемого гармонического сигнала с целью анализа частотно регулируемых электроприводов, ШИМ-инвертора преобразователей частоты. Следующие диаграммы (2 рисунка ниже) показывают структуру меню настройки и выходную форму при генерации сигнала с присутствием 8-ми гармоник.

Рис. 8 Меню настройки генератора (редактирование)	Рис. 9 Выходной сигнал с гармониками

Генератор импульсов

Максимальная частота выходного сигнала импульсной формы достигает 25 МГц (AFG-73031/-73032), скважность регулируется в диапазоне 0,017% … 99,983%. Пользователь может задать требуемую длительность импульса (20 нс … 999,830 с), его скважность, время нарастания (фронт), время спада (срез), выбрать тип фронта сигналов синхронизации и запуска. Ниже приведены рисунки отображающие параметры и возможности регулировки выходных импульсов (меню – слева, выходной сигнал- справа).

Рис. 10 Меню настройки - Импульс	Рис. 11 Осциллограмма вых Импульсного сигнала

Выбор форм выходного сигнала и типы модуляции

Встроенные 65 универсальных выходных форм включают сигналы для базовых инженерных приложений, для тестирования медицинской электроники, математические функции, а также стандартные сигналы (синус, прямоуг., треугольник, пила, импульс, шум, производные гармоники основной частоты и напряжение постоянного смещения), которые обеспечивают инженеру легкий выбор требуемого сигнала. Пользователь может выбрать и отредактировать выходные сигналы произвольной формы (СПФ) при помощи этих предустановленных функциональных сигналов.

Функции модуляции в моделях серии представлены следующими типами: AM, FM (ЧМ), PM (ИМ), FSK (ЧМн), PWM (ШИМ) и SUM-модуляция. Источник модулирующего сигнала может быть внутренним или внешним. Измерительные приложения для модулированных сигналов включают в себя системы связи с передачей данных на базе модуляции с боковыми полосами, коммуникационные системы с одиночной немодулированной полосой частот, а также устройства управления приводами и двигателями.

Функция качания

Новинки серии поддерживают развертку в 2-х режимах (sweep): классическое качание по частоте (ГКЧ) и качание по амплитуде, в которые интегрирован выбор закона измерения (лин./лог.), однонаправленное качание сигнала (пила), двунаправленное (треугольник) в сочетании с различными режимами запуска – непрерывный/однократный/по заданным условиям для тестовых приложений, требующих различных методов развертки. Качание по частоте (ГКЧ) предназначено для проведения испытаний частотной характеристики электронных компонентов и устройств, таких как фильтры и низкочастотные усилители. Качание по амплитуде востребовано для вибрационных испытаний (требуется тестер вибраций), в ходе которых проводятся испытания старения различных материалов и анализ линейности усилителя низкой частоты.

Гибкое редактирование сигналов произвольной формы (СПФ)

Генераторы сери поддерживают формирование и редактирование сигналов специальной и произвольной формы 4 способами:

Органами управления генератора

Сигналы произвольной формы могут быть выбраны с помощью манипуляций органами управления на передней панели генератора (из 65 встроенных форм), отредактированы, записаны в память, воспроизведены и включены на выходе с необходимыми настройками синхрозапуска.

Рис. 12 СПФ-1 _ Формирование сигнала в меню генератора (графический редактор) (щелчок по изображению - увеличение)

Загрузка CSV файла

Генераторы поддерживают возможность импорта формы сигнала в виде подгрузки CSV файлов с отсчетами, созданных в программе MATLAB и Excel.

Рис. 13 СПФ-2 _ Прямая рекострукция (форма из осциллографа) (щелчок по изображению - увеличение)

Реконструкция формы сигнала

Использование цифрового запоминающего осциллографа от GW Instek и функции DSOLink для воспроизведения генератором AFG-730хх внешних сигналов (т.н. непосредственная реконструкция: захват осциллографом, перенос файла и последующее воспроизведение сигнала на выходе генератора).

Рис. 14 СПФ-3 _ Воспроизведение сигнала из данных CSV-файла (MATLAB и Excel) (щелчок по изображению - увеличение)

ПО Arbitrary Waveform Editing (AWES)

Для редактирования сложных сигналов используйте штатный управляющий софт AWES. Программное обеспечение поддерживает применение математических операций в сигнале СПФ. В качестве последовательных сигналов в меню редактирования и настройки включены: равномерный шум, Гауссовский шум, шум Рэлея, различные цифровые коды, такие как NRZ (non zero code), Манчестер и RS-232 и др.

Рис. 15 СПФ-4 _ Формирование сигнала ресурсами ПО (AWES) (щелчок по изображению - увеличение)

Управление корреляцией выходных сигналов

Двухканальные модели AFG-73032/-73022 поддерживают независимое функционирование выходных каналов или режим задания корреляции параметров выходных сигналов для специфических приложений. Корреляция 2-х выходных сигналов предоставляется в виде четырех функций: сумм-модуляция (SUMM), произвольная взаимосвязь отношений частот и амплитуд взаимодействующих сигналов (coupling), отслеживание (tracking) и вариации соотношения начальных фаз.

Краткое описание функций:

• Сумм-модуляция представляет специфический тип аддитивной модуляции, которая заключается в объединении двух задающих сигналов и выдаче на функциональном выходе генератора колебания композитной формы. Одним из таких приложений является наложение шума на полезный синусоидальный сигнал для тестирования и оценки искажений звуковых колонок и акустических систем. Режим позволит выполнить смешивание звуковых сигналов (с использованием коррелированных данных) без внесения нежелательных помех или чрезмерного ухудшения дискретного представления исходного звука на выходе. При этом синфазный коррелированный сигнал, является идентичным в обоих каналах (без задержки по фазе/по времени) или, наоборот, с заданным сдвигом в значениях этих параметров. Инженеры могут создавать свои собственные сценарии корреляции параметров выходного канала, используя возможности меню настройки.
• Функция взаимосвязи произвольно устанавливает отношение и разность по частоте и амплитуде между обеими каналами для синхронизации изменения всех параметров в двуканальном режиме. Например, в усилителе вычисляется интерполяционная точка третьего порядка (IP3) для моделирования выходного сигнала, содержащего две различные частоты.
• Функция слежения обеспечивает воспроизведение на выходе диф.-разностного сигнала с такой же частотой, амплитуда, но сдвинутого по фазе на 180 градусов (опережение/запаздывание).
• Функция произвольной установки начальной фазы в двух каналах, для таких приложений, как процедуры моделирования формы синуса/косинуса/прямоугольного сигнала, выполняемые перестройкой фазы.

Рис. 16 Диф. сигнал	Рис. 17 Синус и Косинус	Рис. 18 Регулировка фазы - прямоугольный сигнал

Целевые рынки и сферы применения

Целевые рынки AFG-73031/-73032/-73021/-73022: радиоэлектроника, автоэлектроника, тестирование электронных изделий и их комплектующих, электрооборудование, телекоммуникация и связь, системы стерео звуковоспроизведения и усилители, схемы управления/контроля и др.

Автомобильная электроника

Моделирование сигнала поворота шестерён вала КПП, точная отладка контроллера турбонагнетателя, анализ процессов в инверторах, оценка устройств ABS и систем усилителя рулевого управления, тестирование датчиков, оборудования для чип-тюнинга и автодиагностики.

Электронные изделия и компоненты

Тестирование устройств с дифференциальными/симметричными входами, проверка работы ЖК-панелей, анализ процессов в цифровых схемах, гармонические сигналы для моделирования импульсных источников питания.

Системы телекоммуникаций и стерео устройства

Тестирование телекоммуникационных систем с использованием сигналов без модуляции (передача в рабочей полосе), анализ аудио усилителей и снятие АЧХ громкоговорителей, звуковых электродинамических головок (линейность, синфазность, частотные искажения), отладка FM-тюнеров и стерео декодеров, тестирование и оценка оборудования беспроводной связи.

Промстанки с ЧПУ, приводы, системы управления производством

Тестирование систем промышленной роботизации и сервоприводов, блоки управления асинхронными двигателями, тестирование низкочастотных и ударных воздействий в сфере строительства (встраивание в схему вибротестера), анализ старения материалов

Другие приложения

Моделирование медико-биологических сигналов, тестирование процессов заряда/разряда аккум. батарей, моделирование источников системы 3-х фазного электропитания, испытание источников энергии вариацией параметров, эксперименты и научные проекты в технических ВУЗах и колледжах.

В комплект поставки новинок входит: сетевой шнур питания (1), кабель BNC-BNC (1шт - AFG- 73031/-73021; 2шт - AFG-73032/-73022), руководство по эксплуатации (1- на CD), программное обеспечение находится в свободном доступе (скачивается пользователем самостоятельно с сайта изготовителя http://www.gwinstek.com).

Гарантийный срок составляет 1 год.

Автор:  Коллектив АО «ПриСТ»
Дата публикации:  19.05.2016
Модели:  AFG-73021 | AFG-73022 | AFG-73031 | AFG-73032 | AFG-73051 | AFG-73081 | AFG-3G1