W ofercie każdego liczącego się producenta elektronicznego sprzętu pomiarowego znajdują się generatory arbitralne. Coraz częściej zastępują one wysłużone generatory funkcyjne. Swoją lawinowo rosnącą popularność zawdzięczają rozwojowi techniki cyfrowej i mikroprocesorom.

Generatory arbitralne jednego z najbardziej liczących się na świecie producentów sprzętu pomiarowego – Tektronixa – obejmują kilka modeli rodziny AFG3000. Są to przyrządy o paśmie generowanych sygnałów od 10 do 240 MHz i szybkości próbkowania od 250 MSa/s do 2 GSa/s. Wśród nich są generatory jedno- i dwukanałowe. W artykule oprzemy się przede wszystkim na modelu AFG3011. Jest to jednokanałowy generator o paśmie 10 MHz i szybkości próbkowania 250 MSa/s. Napięcie na 50-omowym wyjściu jest regulowane w zakresie od 0 do 20 V_pp, a sygnał jest wytwarzany z 14-bitową rozdzielczością. Przyrząd jest wyposażony w gniazda USB, GPIB i LAN decydujące o możliwościach współpracy z otoczeniem. Na płycie czołowej umieszczono gniazdo USB przeznaczone do dołączania pamięci typu pendrive, w której mogą być zapisywane kształty generowanych przebiegów.

Elementy płyty czołowej

Liczba przycisków na panelu przednim generatora, a także wielki, kolorowy wyświetlacz LCD o matrycy 320×240 punktów i przekątnej 14,2 cm robią wrażenie przyrządu dość skomplikowanego w obsłudze. W rzeczywistości jest zgoła inaczej, to właśnie dzięki dostępnym elementom regulacyjnym obsługa jest intuicyjna i bardzo prosta. Szczególnie przydatna jest klawiatura numeryczna, dzięki której można bardzo precyzyjnie wprowadzać wartości poszczególnych parametrów generowanych przebiegów. Nie zrezygnowano przy tym z tradycyjnej metody regulacji za pomocą pokrętła. W generatorach AFG3000 ma ono sporą wielkość, przez co jest wygodne w użyciu. Mimo dużego podobieństwa do analogowej „gałki” stosowanej w starych typach generatorów, pokrętło zachowuje cyfrowy charakter wprowadzania wartości, co jest oczywiste z racji zasady działania urządzenia. Elementy regulacyjne zostały rozmieszczone w kilku sekcjach, w zależności od przeznaczenia. Niektóre funkcje i parametry, np. typ przebiegu, częstotliwość, amplituda, faza, offset są wprowadzane poprzez menu wyświetlane na ekranie i obsługiwane przyciskami funkcyjnymi, albo przyciskami wydzielonymi do tego celu. Taka metoda znacząco wpływa na wygodę obsługi przyrządu, do czego przyczynia się również wyświetlanie wszystkich parametrów generowanego przebiegu na ekranie. Informacje te są uzupełnione prezentacją przebiegu wyjściowego w postaci graficznej. Nie jest to oczywiście jego rzeczywisty kształt uzyskany metodą oscyloskopową, lecz wykres krzywej zapisanej w pamięci.
Oprócz elementów regulacyjnych, na panelu przednim generatora AFG3011 i innych jednokanałowych znajdują się trzy gniazda BNC. Na jednym z nich wyprowadzono przebieg wyjściowy, dwa pozostałe: EXT REF IN i EXT REF OUT, to wejście i wyjście przebiegu synchronizującego. Są to przebiegi cyfrowe w standardzie TTL. W modelach dwukanałowych znajduje się drugi, taki sam komplet gniazd.

Typy przebiegów

Generator AFG3011 wytwarza kilka przebiegów o predefiniowanych kształtach oraz umożliwia zdefiniowanie czterech przebiegów własnych zapisywanych w wewnętrznej pamięci Flash i praktycznie nieograniczonej liczby przebiegów zapisywanych w pamięciach typu pendrivie. Przebiegi standardowe (rys. 1) to: sinusoida, prostokąt o stałym współczynniku wypełnienia równym 50%, piła i przebieg impulsowy (sygnał prostokątny z możliwością regulacji współczynnika wypełnienia, czasów narastania i opadania zboczy, itp.). Przycisk More… otwiera menu wyboru kilku dodatkowych kształtów (rys. 2), jakich nie było w generatorach innych typów, w tym funkcyjnych. Są to np.: sin(x)/x, haversine (krzywa typu (1-cos(x))/2, szum, krzywa Gaussa, krzywa Lorentza, przebieg logarytmiczny, wykładniczy i DC, który zamienia generator w regulowane, precyzyjne źródło napięciowe. Pod przyciskiem Arb ukryte są natomiast własne przebiegi użytkownika (rys. 3). Są one definiowane na przykład bezpośrednio w generatorze za pomocą wbudowanego edytora.

Rys. 1. Standardowe przebiegi generatora AFG3011

Rys. 2. Dodatkowe przebiegi arbitralne generatora AFG3011

Rys. 3. Przykładowy przebieg arbitralny generatora AFG3011