Seria MFG 2000F Seria MFG 2000 Generator Funkcyjny DDS z bezpośrednią syntezą cyfrową Instrukcja Obsługi V7.0
Rozdział 1. Krótki wstęp.. 3 1.1. Krótki wstęp 3 1.2. Technologia DDS.. 4 1.3. Opis serii generatorów.. 4 1.4. Zawartość opakowania. 5 Rozdział 2. Opis płyty czołowej i obsługa menu.. 5 Rodzaje przebiegów. 8 Częstotliwość. 9 Amplituda 10 Wypełnienie przebiegu. 11 Przesunięcie.. 11 Tryb. 11 Przemiatanie liniowe. 13 Przemiatanie logarytmiczne 14 Kluczowanie częstotliwości.... 15 Kluczowanie fazy.. 15 Kluczowanie amplitudy. 16 Przebieg impulsowy.. 16 Wewnętrzna modulacja FM. 17 Wewnętrzna modulacja fazy 19 Wewnętrzna modulacja amplitudy.. 19 Zewnętrzna modulacja amplitudy... 20 Konfiguracja.. 21 Wyjście B 21 Licznik częstotliwości... 22 RS-232... 22 Wyjście mocy..... 24 1
Wyzwalanie 25 Dodatek. Specyfikacje techniczne. 27 Deklaracja zgodności CE MATRIX TECHNOLOGY INC. Building.B, No.5 East Wing, Shangxue Technology City, Bantian, LongGang, Shenzen, China Deklaruje, że poniżej wymienione urządzenia MFG-2103, MFG-2105, MFG-2110, MFG-2120, MFG-2103F, MFG-2105F, MFG-2110F, MFG-2120F spełniają wymogi dyrektyw kompatybilności elektromagnetycznej 2004/108/EC: EN 55022: 2006 EN 55024: 1998 + A1: 2001 + A2: 2003 EN 61000-3-2: 2006 EN 61000-3-3: 1995 + A1: 2001 + A2: 2005 Oraz wymogi niskiego napięcia 73/23/EEC opisane w dyrektywie 2006/95/EC: EN 60950-1: 2005 2
Rozdział 1. Krótki wstęp 1.1. Krótki wstęp Seria MFG-2000 i MFG-2000F (posiadają wbudowany 100Hz licznik częstotliwości) generatorów funkcji z bezpośrednią syntezą cyfrową posiadają następujące cechy: Pracują w technice DDS, posiadają od 9 do 11 przebiegów (sinusoidalne, prostokątne, trójkątne, zbocze narastające, zbocze opadające, szum, sin(x)/x, wykładnicze narastające, wykładnicze malejące, impulsowe) oraz posiadają równie dobrą stabilizację częstotliwości i rozdzielczość wysokiej częstotliwości jak oscylatory kwarcowy pozwalając też na osiągnięcie wyjątkowo niskiej częstotliwości. Parametr częstotliwości przemiatania, FSK i FM z cyfrowym ustawieniem pozwala na osiągnięcie częstotliwości modulowanej przez wiele precyzyjnych i stabilnych próbek częstotliwości o stałej ilości. Przebieg bez skoków i zmian gdy częstotliwość skacze i utrzymuje ciągłość fazy. Ustawienie i modulacja częstotliwości można osiągnąć na pełnym zakresie częstotliwości bez konieczności stosowania analogowych generatorów sygnałów. Przemiatanie, FSK i ASK posiadają wyzwalanie ręczne dla pojedynczego czasu i zewnętrznego poziomu napięcia lub wyzwalanie graniczne. 3
Układ scalony posiadający pełne całkowanie i w pełni wiarygodne wyniki. Dwuliniowy, podświetlany wyświetlacz LCD w języku angielskim, który jest czytelny i ułatwiający odczyt informacji. Nowoczesny kształt, cyfrowe sterowanie i połączenie przycisków z regulatorami dla łatwiejszej obsługi. Wartość może być wprowadzona z klawiatury lub wybrana za pomocą regulatorów. Płyta czołowa ma zwartą budowę i jest łatwa w obsłudze. Port szeregowy RS-232 pozwala na komunikację z komputerem PC. 1.2. Technologia DDS DDS jest oznaczeniem technologii bezpośredniej syntezy cyfrowej. Zmienia to zasadniczo podejście do tradycyjnego, analogowego generowania sygnałów. W tym celu stosowane są obwody cyfrowe wysokiej szybkości i konwertery cyfrowo analogowe. Odpowiada to odwróconemu procesowi próbkowania cyfrowego. Jest to uznawane jako idealna metoda generowania sygnałów częstotliwościowych. 1.3. Opis serii generatorów Seria generatorów MFG2000F i MFG2000 posiadają zakres 1MHz do 20MHz z minimalną częstotliwością 1µHz. Modele Model 2103 2105 2110 2120 Górna granica częstotliwości 3MHz 5MHz 10MHz 20MHz 4
Wyjście B NIE NIE NIE NIE Licznik częstotliwości NIE NIE NIE NIE Model 2103F 2105F 2110F 2120F Górna granica częstotliwości 3MHz 5MHz 10MHz 20MHz Wyjście B TAK TAK TAK TAK Licznik częstotliwości TAK TAK TAK TAK 1.4. Zawartość opakowania Jeden generator Jeden przewód zasilający Jeden podwójny przewód sygnałowy z końcówką krokodylkową Jedna instrukcja obsługi Wymiary (z opakowaniem): 38(dł) x 28(szer.) x 14(wys.)cm Ciężar: 2.5kg Oprogramowanie do podłączenia urządzenia do komputera PC (opcjonalne) Rozdział 2. Opis płyty czołowej i obsługa menu Generator posiada 3 gniazda wyjściowe BNC na płycie czołowej i z tyłu urządzenia (różne modele posiadają różne gniazda wyjściowe i wejściowe). OUTPUT: Główny interfejs wyjściowy, impedancja wyjściowa wynosi 50Ω. WYJŚCIE B: Pomocnicze gniazdo wyjściowe, impedancja wyjściowa wynosi 600Ω SYN: Interfejs wyjściowy TTL, wykorzystywany do 5
zapisywania czasu sygnału wyjściowego z interfejsu wyjściowego (OUTPUT). Na przykład, jeśli na wyjściu znajduje się przebieg trójkątny, narastający, szum lub przebieg arbitralny i inne złożone przebiegi, interfejs SYN może synchronizować sygnał impulsowy TTL tej samej częstotliwości. Dla przemiatania, FSK i ASK, interfejs SYN posiada niski i wysoki stan TTL odpowiadający sygnałowi impulsowemu TW i TS. Ponieważ powyżej wymienione przebiegi są przebiegami złożonymi, oscyloskop ma trudności z automatycznym wyzwalaniem i wyświetlaniem stabilnych przebiegów. Dlatego też została wprowadzona funkcja synchronizacji. Przy pomocy tej funkcji urządzenie może synchronizować impuls z sygnałem synchronizacji z gniazda wejściowego zewnętrznego impulsu. EXT-AM: Interfejs wejściowy amplitudy zewnętrznej. EXT-TRIG: Interfejs wejściowy zewnętrznego impulsu TTL wykorzystywany w trybie wyzwalania zewnętrznego (zobacz rozdział dotyczący wyzwalania). COUNTER: Interfejs wejściowy częstotliwości zewnętrznej. Na płycie czołowej generatora znajdują się przyciski dotykowe oraz regulatory obrotowe. Regulatory obrotowe są nowością w urządzeniach cyfrowych. Działanie regulatorów jest identyczne jak potencjometrów. Regulatory są jednak dużo lepsze, ponieważ posiadają wszystkie możliwości potencjometrów a dodatkowo bezproblemowo współpracują z wyświetlaczami LCD oraz pozwalają uzyskać modulację rozdzielczości arbitralnej. Na przykład jeśli bieżącym menu jest Amplituda, regulator może modulować wartość amplitudy, a po przełączeniu do menu 6
Częstotliwość umożliwia on modulowanie wartości częstotliwości. Takie możliwości dotyczą wielu innych funkcji, dlatego regulatory te nazywane są często wielofunkcyjnymi. Podczas operowania regulatorami, jedna cyfra z parametru w menu cały czas będzie migać. Potwierdza to, że wartość odpowiada danemu regulatorowi. Obracanie regulatorem w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek zegara powoduje zwiększanie wartości o jedną, obracanie regulatorem w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara powoduje zmniejszenie wartości o jeden. Oczywistym jest, że modulacja początkowych cyfr jest zgrubna, natomiast cyfr dalszych dokładna. Więcej cyfr jako parametr daje wyższą rozdzielczość modulacji. Regulatory na płycie czołowej dzielą się na regulatory funkcyjne, regulatory wartości, regulatory wyboru i regulatory kierunku. Regulatory funkcyjne dzielą się na dwa rzędy w prawym dolnym rogu. W celu uproszczenia obsługi popularne funkcje takie jak przebieg, częstotliwość, amplituda, przesunięcie DC, wypełnienie przebiegu prostokątnego itd. dostępne są po naciśnięciu przycisków funkcyjnych na płycie czołowej. Dla bardziej skomplikowanych funkcji regulatory opisane są poniżej: Mode : Różne funkcje modulacji. Config : Modulacja niektórych dodatkowych funkcji takich jak Wyjście B, licznik częstotliwości, przemiatanie liniowe, wyjście mocy itd. Trig : W kilku trybach modulacji (patrz rozdział dotyczący wyzwalania), naciśnij regulator Trig, żeby uruchomić tryb wyzwalania pojedynczego i zewnętrznego. Każde kolejne naciśnięcie przycisku Trig spowoduje wyświetlanie wyświetlenie przebiegu modulowanego. 7
Enter : Potwierdzenie wprowadzonej za pomocą regulatorów wartości parametru. Esc : Anulowanie wprowadzonej za pomocą regulatorów wartości lub anulowanie czynności takiej jak wyzwalanie. Regulatory wartości znajdują się w górnej części płyty czołowej i służą do bezpośredniego wprowadzania parametrów. Regulatory wyboru znajdują się poniżej wyświetlacza LCD i jest ich pięć. Regulatory te będą działać dopiero po naciśnięciu regulatorów Mode i Config. Te pięć regulatorów to regulatory wielofunkcyjne odpowiadające cyfrom na drugiej linii wyświetlacza LCD. Przyciski " " i " " są to przyciski dwukierunkowe znajdujące się poniżej regulatorów wartości. Przyciski te służą do zmiany edytowanej (migającej) cyfry z danej wartości (również jednostki takie jak MHz). Pod wprowadzaną pozycją, lewy przycisk może usunąć ostatnią cyfrę od prawej do lewej. Poniżej znajduje się opis każdego z regulatorów funkcyjnych. Rodzaje przebiegów Naciśnij regulator Wave, na wyświetlaczu LCS pojawi się menu WAVEFORM:sin. Można wybrać 10 przebiegów funkcyjnych i 4 przebiegi arbitralne. Menu to służy do zarządzania przebiegiem sygnału wyjściowego. Cyfra wskazująca przebieg miga cały czas, co pokazuje, że przebieg może być wybrany za pomocą regulatora. Przebieg może zostać wybrany szybko poprzez obrót regulatora w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek zegara lub przeciwnym do kierunku ruchu 8
wskazówek zegara. Po obróceniu regulatora w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, przebieg zmienia się na sinusoidalny, prostokątny, trójkątny, zbocze narastające, zbocze opadające, szum, sinx/x, wykładniczy rosnący, wykładniczy opadający i impulsowy. Podczas obserwacji przebiegu sygnału za pomocą oscyloskopu, ciężko jest dla wewnętrznego wyzwalania oscyloskopu, żeby uzyskać stabilny punkt wyzwalania i przebieg może być niestabilny, jeśli sygnał jest złożony tak jak na przykład szum. W takich przypadkach powinno się używać trybu wyzwalania zewnętrznego, żeby uzyskać sygnał synchronizacji TTL dla zewnętrznego wyzwalania podłączonego do gniazda oscyloskopu z gniazda SYN na generatorze. Po ustawieniu urządzenia na ustalonym zboczu w trybie wyzwalania zewnętrznego, można generować stabilne przebiegi. Częstotliwość Naciśnij przycisk Freq., na wyświetlaczu pojawi się menu fo = 1.0000000kHz. Menu to służy do ustalania częstotliwości sygnału wyjściowego. Dane na wyświetlaczu LCD składają się z dwóch części: cyfr i jednostki. Na przykład 1.0000000 to cyfry, podczas gdy khz to jednostka. Jedna cyfra miga cały czas, co oznacza, że można zmienić jej wartość za pomocą regulatora. Obracając regulator zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara zwiększamy częstotliwość, obracając go w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara zmniejszamy częstotliwość. Pozycję migającej cyfry można zmieniać w lewo lub prawo na dwa sposoby, żeby uzyskać dokładną lub zgrubną regulację. Jednostki jak khz mogą również migać ale ma to inne znaczenie. Po przesunięciu za pomocą regulatora kierunkowego na 9
khz, żeby zaczęło migać, obrót regulatora częstotliwości spowoduje pomnożenie razy 10 lub podział przez 10 za każdym razem. Tym sposobem możemy szybko zmieniać parametry. Szybkim sposobem na wprowadzanie parametru jest wprowadzanie go za pomocą regulatorów wartości. Naciśnij regulator wartości, żeby wejść w tryb cyfr. Wprowadzane cyfry zaczną migać, co będzie oznaczać, że włączony został tryb wprowadzania wartości. Naciskając przycisk " " można usunąć ostatnią cyfrę z prawej na lewą. Następnie należy nacisnąć przycisk Enter, wartość częstotliwości przestanie migać ale pojedyncza cyfra będzie migać cały czas. W tym momencie stan wyjściowy urządzenia zmienia się na nowe ustawienie. Jeśli nowa wartość przekracza dolną lub górną granicę, naciśnij Enter, żeby wyjść z trybu wprowadzania danych i przywrócić poprzednie parametry. Wartość częstotliwości posiada górny i dolny limit. Górny limit jest to maksymalna częstotliwość danego modelu, podczas gdy dolny limit jest stały i wynosi 1µHz. Proszę zauważyć, że sinusoida i przebieg prostokątny są wyświetlane w pełnym zakresie między górnym i dolnym limitem. Inne przebiegi mogą być zniekształcone jeśli częstotliwość przekracza 1MHz, dlatego zaleca się pracę w zakresie do 1MHz. Proszę odnieść się do dodatku technicznego Generator posiada pięć jednostek częstotliwości: MHz, khz, Hz, mhz i µhz. Amplituda Naciśnij przycisk Amp, na wyświetlaczu pojawi się AMPLITUDE = 100Mv. Menu to ustawia wartość międzyszczytową amplitudy. Rezystancja wewnętrzna sygnału wyjściowego urządzenia wynosi 50Ω. Kiedy impedancja zewnętrzna się zmienia, zmienia się również amplituda sygnału wyjściowego. Po zdefiniowaniu wartości wyjściowej 10
dla obciążenia 50Ω, amplituda sygnału wyjściowego jest wartością międzyszczytową. Amplituda wyświetlana jest w V lub mv. Górna granica amplitudy wynosi 10V a dolna granica wynosi 1mV. Obsługa jest podobna do menu częstotliwości. Wypełnienie przebiegu Naciśnij przycisk Duty. Na wyświetlaczu LCD pojawi się menu SQUARE DUTY = 50%. Menu to jest używane do ustawiania procentowego wypełnienia przebiegu dla przebiegu wyjściowego o wysokim poziomie napięcia. Jeśli sygnał impulsowy jest sygnałem modulowanym wewnętrznej częstotliwości FM, wewnętrznej fazy i wewnętrznej amplitudy ten parametr również ma znaczenie. Górna granica wypełnienia przebiegu wynosi 99.9%, dolna granica wynosi 0.1%. Obsługa jest podobna do menu częstotliwości. Przesunięcie Naciśnij przycisk offset. Na wyświetlaczu pojawi się DC OFFSET = 0%. Menu to służy do ustawiania przesunięcia względem poziomu 0V podanego w procentach przebiegu. Kiedy górna granica wypełnienia przebiegu wynosi 100%, wszystkie sygnały sponad 0V. Kiedy dolna granica jest 100%, sygnały są poniżej 0V. Obsługa jest podobna do menu częstotliwości. Tryb Naciśnij przycisk Mode i na pierwszej linii wyświetlacza LCD pojawi się MODE: continuous. Na drugiej linii wyświetlacza widoczne jest no lin lod fsk >. Gdy pierwsza linia wyświetlacza wyświetla MODE: continuous, to 11
oznacza, że urządzenie jest w stanie modulacji. Istnieje w sumie 9 stanów modulacji: ciągły (przebieg ciągły, skrót cw), przemiatanie liniowe (skrót lin), przemiatanie logarytmiczne (skrót log), FSK (kluczowanie częstotliwości skrót fsk), ASK (kluczowanie wypełnienia, skrót ask), PSK (kluczowanie fazy), FM (wewnętrzna modulacja częstotliwości, skrót Fm), PM (wewnętrzna modulacja fazy skrót pm), AM (wewnętrzna modulacja amplitudy skrót am) i zewnętrzna AM (zewnętrzna modulacja amplitudy skrót extam). Wybór trybu składa się z dwóch czynności wyboru trybu i ustawieniu parametru. Pierwsza czynność to wybór trybu. Podczas wybierania trybu, na pierwszej linii wyświetlacza LCD widać MODE: continuous, co oznacza, że ustawiona jest pojedyncza częstotliwość cw. Druga linia wyświetlacza LCD pokazuje cw lin lod fsk >, co oznacza różne tryby pracy. Tryby te mogą zostać wybrane poprzez naciśnięcie jednego z pięciu przycisków znajdujących się pod wyświetlaczem LCD. Na przykład naciśnięcie drugiego przycisku spowoduje wybranie lin. Po tej czynności pierwsza linia wyświetlacza LCD będzie pokazywać MODE: Linear sweep, co oznacza, że został włączony tryb przemiatania liniowego. Znak > oznacza, że są jeszcze inne tryby możliwe do wybrania. Naciśnij piąty przycisk pod wyświetlaczem LCD, żeby przejść do kolejnego menu: < psk ask burst >. Naciśnięcie przycisku odpowiadającego < spowoduje powrót do poprzedniego menu, natomiast naciśnięcie przycisku odpowiadającego > spowoduje przejście do kolejnego menu Fm Pm AM. Ostatnie menu wygląda następująco <ex tam>. Naciśnij jeszcze raz przycisk odpowiadający bieżącemu stanowi, menu trybu zostanie przełączone do drugiego poziomu. Na przykład po wybraniu trybu continuous, naciśnij przycisk odpowiadający opcji lin, żeby wybrać tryb linear sweep, naciśnij przycisk odpowiadający opcji fsk, żeby wybrać tryb FSK. Jeśli bieżącym trybem jest przemiatanie 12
liniowe, naciśnij ponownie przycisk odpowiadający opcji lin, włączone zostanie menu ustawienia parametru. Druga linia wyświetlacza LCD będzie pokazywać menu wyboru powiązane z parametrami przemiatania liniowego f1 f2 tw ts OK.. Podobnie jak poprzednio do wybrania odpowiedniej opcji służy pięć przycisków wyboru. Żeby wybrać częstotliwość pierwotną, naciśnij przycisk odpowiadający opcji f1, częstotliwość graniczną, naciśnij przycisk odpowiadający opcji f2, czas pracy, naciśnij przycisk odpowiadający opcji tw, czas zatrzymania, naciśnij przycisk odpowiadający opcji ts i żeby potwierdzić wybraną opcję naciśnij przycisk odpowiadający opcji OK.. Naciskaj inne przyciski i wejdź w menu ustawień danego parametru. Obsługa jest podobna do menu częstotliwości. W różnych trybach modulacji, jest wiele różnych parametrów do ustawienia wyboru. Spójrz na poniższe objaśnienie różnych parametrów: 1. Przemiatanie liniowe MODE: linear sweep f1 f2 tw ts OK F1: pierwotna częstotliwość przemiatania F2: końcowa częstotliwość przemiatania Tw: czas pracy przemiatania Ts: czas zakończenia przemiatania OK: potwierdzenie nowych ustawień Seria MFG-2000F i MFG-2000 posiada funkcję skanowania częstotliwości ciągłości fazy. Daje to około 500 rozproszonych punktów 13
częstotliwości do osiągnięcia przemiatania pomiędzy częstotliwością pierwotną i końcową. W rzeczywistości jest to nagła zmiana wyjścia częstotliwości punktowej. W odróżnieniu od techniki modulacji częstotliwości symulacji, częstotliwość pierwotna, częstotliwość końcowa i częstotliwość przejściowa sygnału przemiatania dostarczonego przez DDS są przeliczane matematycznie i dokładne. Nie jest to tylko wynikiem zwykłego wyświetlania krzywej odpowiedzi częstotliwości, ale też obliczone bezpośrednio. Przemiatanie w MFG-2000F i MFG-2000 może być dodatnie, tzn. częstotliwość końcowa jest większa niż częstotliwość pierwotna. W międzyczasie przemiatanie może być również ujemne, tzn. częstotliwość końcowa jest mniejsza niż częstotliwość pierwotna. Krok częstotliwości rozproszonych punktów częstotliwości może być liniowy lub wykładniczy. Pierwsze jest przemiatanie liniowe a następnie przemiatanie logarytmiczne, tak jak obserwowana krzywa odpowiedzi częstotliwości sieci z koordynacją logarytmiczną. Z wewnętrznej modulacji częstotliwości, przemiatanie jest szczególnym przypadkiem FM. Na przykład dla przemiatania liniowego przebieg przemiatania jest jednostajny, podczas gdy dla przemiatania logarytmicznego jest to przebieg wykładniczy. 2. Przemiatanie logarytmiczne MODE: log sweep f1 f2 tw ts OK F1: pierwotna częstotliwość przemiatania F2: końcowa częstotliwość przemiatania Tw: czas pracy przemiatania Ts: czas zakończenia przemiatania 14
OK: potwierdzenie nowych ustawień Proszę zauważyć, że szybkość zmian częstotliwości w przemiataniu logarytmicznym jest wykładnicza a nie logarytmiczna, przez co liczba zmian częstotliwości rośnie wraz ze wydłużeniem czasu. 3. Kluczowanie częstotliwości MODE: FSK f1 f2 tw ts OK F1: częstotliwość 1 F2: częstotliwość 2 Tw: czas pracy częstotliwości 1 Ts: czas pracy częstotliwości 2 OK: potwierdzenie nowych ustawień Kluczowanie częstotliwości jest naprzemienną zmianą pomiędzy częstotliwościąf1 i f2 sygnału. Można to rozumieć jako szczególny przypadek modulacji częstotliwości FM. Sygnał modulujący w tym przypadku jest przebiegiem prostokątnym. 4. Kluczowanie fazy MODE: PSK fo ph tw ts OK Fo: Częstotliwość nośna Ph: różnica skoku fazy Tw: czas pracy fazy 0 15
Ts: czas pracy fazy skoku OK: potwierdzenie nowych ustawień Kluczowanie fazy jest naprzemienną zmianą dwóch różnych faz początkowych sygnału. Rozbieżnośćtych dwóch początkowych faz to ph. Może zostać wyświetlona jako szczególny przypadek przebiegu w trybie PM. Sygnał modulujący jest przebiegiem prostokątnym. 5. Kluczowanie amplitudy MODE: ASK fo tw ts OK Fo: częstotliwość nośna Tw: czas wyjściowy fali nośnej Ts: czas zamknięcia OK: potwierdzenie nowych ustawień Kluczowanie amplitudy steruje wyjściem sygnału poprzez jego włączanie i wyłączanie. Sygnał ten ma taką samą amplitudę jak cyfrowy sygnał impulsowy TTL w gnieździe synchronizacji. Gniazdo to może być wykorzystane jako generator sygnału impulsowego. 6. Impuls (Przebieg impulsowy) MODE: BURST fo ph co ts OK 16
Fo: częstotliwość nośna Ph: punkt początkowy przebiegu Co: ilość cykli Ts: czas zakończenia OK: potwierdzenie nowych ustawień Przebieg impulsowy jest podobny do kluczowania amplitudy, ale różni się od kluczowania amplitudy tym, że kluczowanie amplitudy kontroluje czas wyjściowy sygnału nośnego tw, podczas gdy impuls kontroluje ilość cykli przebiegu nośnego co. 7. Wewnętrzna modulacja FM MODE: internal FM fo fm fd wa OK Fo: Częstotliwość sygnału nośnego Fm: Częstotliwość sygnału modulującego Fd: Maksymalne odchylenie częstotliwości Wa: Przebieg modulujący Ok: potwierdzenie nowych ustawień Modulacja częstotliwości wykorzystuje amplitudę jednego sygnału do sterowania częstotliwością innego sygnału. Bez modulacji częstotliwości, częstotliwość sterowanego sygnału jest nazywana sygnałem nośnym fo, sygnał sterujący nazywany jest sygnałem modulującym wa, a jego częstotliwość nazywana jest częstotliwością modulacji Fm. Maksymalne odchylenie 17
częstotliwości fd jest maksymalną zmianą w sygnale nośnym. W sygnale modulującym zmienić się może jedynie częstotliwość sygnału nośnego, przebieg FM jest przebiegiem ciągłym. Żeby wybrać przebieg sygnału modulującego z przebiegu FM, przebieg FM musi przejść przez układ rozpoznający częstotliwość, żeby przebieg ciągły zmienił się w przebieg modulacji amplitudy. Następnie sygnał przechodzi przez demodulator, żeby wybrać sygnał modulujący. Tak wygląda teoria fali bezprzewodowej FM. Im większe odkształcenia maksymalnej częstotliwości tym silniejszy sygnał dźwiękowy. Równanie sygnału modulującego wygląda następująco: sin(2*π*(fo+fd*wa(t))*t) W równaniu tym maksymalna wartość szcyztowa sygnału modulującego wa(t) jest mniejsza od 1, ponieważ częstotliwość sygnału nie może być wartością ujemnę I musi byćmniejsza niżgórna granica częstotliwości urządzenia. Dlatego musi zachodzić równośćfo fd 0.1Hz (najmniejsza rozdzielczość częstotliwości FM) i fo + fd górnej granicy urządzenia. W odniesieniu do wewnętrznej modulacji częstotliwości, jej przebieg modulujący jest pobierany z wewnętrznej pamięci urządzenia, gdzie przebiegi przechowywane są w komórkach 8 bitowych. Wewnętrzna modulacja częstotliwości zatem posiada sygnał o rozdzielczości 8 bitów dla wartości częstotliwości. Równanie wiążące wartość wewnętrznej częstotliwości i wartością przebiegu 8 bitowego wygląda następująco: f = f0 + ( fd / 128 ) * ( N 127 ) w 8 cyfrowej wartości danych N=0~255, a rozdzielczość częstotliwości = fd/128. Poprawne zrozumienie tego równania jest istotne do potwierdzenia zależności częstotliwości do dostarczenia 18
wewnętrznej częstotliwości przez przebieg arbitralny. 8. Wewnętrzna modulacja fazy MODE: internal PM fo fm pd wa OK Fo: częstotliwość sygnału nośnego Fm: częstotliwość sygnału modulacji Pd: maksymalne odchylenie fazy Wa: przebieg modulacji OK: potwierdzenie nowych ustawień Modulacja fazy wykorzystuje amplitudę jednego sygnału do sterowania fazą sygnału drugiego, więc, żeby zmienić fazę sygnału sterowanego, należy zmienić amplitudę sygnału sterującego. Częstotliwość sygnału, którego fazą sterujemy nazywana jest sygnałem nośnym fo, sygnał sterowany nazywany jest sygnałem modulacji wa a jego częstotliwość nazywana jest częstotliwością modulacji fm, maksymalne odchylenie fazy pd jest maksymalną zmianą fazy sygnału nośnego. Sygnał modulacji może jedynie zmienić fazę sygnału nośnego, sygnał modulacji fazy ma identyczną amplitudę. Żeby wybrać sygnał modulacji fazy z przebiegu PM, musimy użyć detektora fazy. 9. Wewnętrzna modulacja amplitudy MODE: internal AM fo fm dp wa OK 19
Fo: częstotliwość sygnału nośnego Fm: częstotliwość sygnału modulacji Dp: głębokość modulacji amplitudy Wa: przebieg modulacji OK: potwierdzenie nowych ustawień Modulacja amplitudy wykorzystuje amplitudę jednego sygnału do sterowania amplitudą sygnału drugiego, więc zmiana amplitudy sygnału sterującego idzie w parze ze zmianą amplitudy sygnału sterowanego. Częstotliwość sygnału sterowanego nazywana jest częstotliwością sygnału nośnego fo, sygnał sterujący nazywany jest sygnałem modulacji wa a jego częstotliwość nazywana jest częstotliwością modulacji. Odchylenie fazy dp jest stosunkiem zmiany amplitudy sygnału nośnego do jego amplitudy. W rzeczywistości dp jest stosunkiem amplitudy sygnału modulacji do amplitudy sygnału nośnego. Generalnie przyjmuje się fo>>fm, zatem sygnał modulacji generuje amplitudę na podstawie sygnału modulacji z godnie z poniższym wzorem: 0.5 * (1 + dp*wa(t) ) * sin(2*π*fo*t) (0 dp 1.2, maksymalna wartość szcyztowa sygnału modulacji wa(t) 1) 10. Zewnętrzna modulacja amplitudy MODE: external AM < intam extam Zewnętrzna modulacja amplitudy nie posiada menu ustawień 20
parametru. Należy otworzyć kanał zewnętrznej modulacji amplitudy urządzenia, żeby umożliwić podłączenie zewnętrznego sygnału modulacji. W międzyczasie ustaw wewnętrzny sygnał wyjściowy urządzenia tzn. amplitudę sygnału nośnego na ½, żeby uzyskać wystarczający zakres dynamiki modulacji amplitudy. Częstotliwość sygnału nośnego może zostać ustawiona w menu częstotliwości. Konfiguracja Naciśnij przycisk Config, żeby włączyć wielofunkcyjne menu i mieć możliwość ustawienia wielu innych dodatkowych funkcji. Na wyświetlaczu LCD pojawi się ch2 fin 232 pwr, co odpowiednio oznacza Wyjście B, licznik częstotliwości, szeregowy interfejs RS-232 i wyjście mocy. Naciśnij odpowiedni przycisk z wyżej wymienionych funkcji, żeby włączyć wybrane menu funkcyjne jak pokazano poniżej: 1. Wyjście B (Tylko seria MFG-2000F) -- CHANNEL2 SETUP -- off wave fa ampl OK Off: Przełącznik włączania/wyłączania Wave: Przebieg Fa: Częstotliwość Ampl: Amplituda OK: Potwierdzenie nowych ustawień Sposoby ustawiania przebiegu, częstotliwości i amplitudy są takie same jak poprzednio opisane metody. Wyjście B jest pomocniczym generatorem funkcji DDS niskiej 21
częstotliwości. Wyjście B można podłączyć do wejścia oscyloskopu z kanału OUTPUT, żeby móc wykonać eksperyment figur Lissajous oraz można podłączyć do interfejsu amplitudy zewnętrznej urządzenia, żeby móc korzystać z funkcji amplitudy zewnętrznej. 2. Licznik częstotliwości (tylko seria MFG-2000F) FREQin = < 100MHz quit < 100MHz: Przełącza pomiędzy "100MHz" i "100kHz", używanej do pomiaru częstotliwości w zakresie "100kHz 1000MHz" i "1Hz 100kHz". Quit: Wyjście Kiedy częstotliwość sygnału wejściowego jest mniejsza niż100khz, zaleca się używanie częstotliwości z zakresu 1Hz~100kHz, ze względu na stabilność. Kiedy częstotliwość sygnału wejściowego jest większa niż 100kHz, zaleca się używanie zakresu 1Hz~100MHz, w innym przypadku może wystąpić błąd. 3. RS-232 RS-232, 9600, N,8,1 quit RS-232, 9600, N,8,1: Szybkość 9600 bodów, bez 22
Quit: sprawdzania parzystości, 8 bitów danych, 1 bit stopu Wyjście Użytkownik może ustawić zestawy instrukcji dla urządzenia do komunikacji z urządzeniem przez komputer PC i do edycji przebiegów arbitralnych, utrzymując zdalne sterowanie urządzenia włączone oraz parametry. Naciskając inne przyciski można wyjść z komunikacji z komputerem PC i trybu zdalnego sterowania i powrócić do obsługi za pomocą przycisków w trybie pracy niezależnej. Zestawy ustawień urządzenia to zwyczajne ciągi znaków. Wysyłając różne ciągi znaków do urządzenia można kontrolować różne parametry takie jak parametry przebiegu, częstotliwość, amplituda, przesunięcie, wypełnienie przebiegu itd. Zestawy ustawień opisane są poniżej: WAVE:SIN WAVE:SQUARE WAVE:TRIANGLE WAVE:RAMPUP WAVE:RAMPDOWN WAVE:NOISE WAVE:SINX/X WAVE:EXPUP WAVE:EXPDOWN WAVE:AWG1 WAVE:AWG2 WAVE:AWG3 WAVE:AWG4 Przebieg wyjściowy sinusoidalny Przebieg wyjściowy prostokątny Przebieg wyjściowy trójkątny Przebieg liniowy rosnący Przebieg wyjściowy opadający Szum wyjściowy Wyjściowa funkcja SIN(x)/x Rosnący indeks wyjściowy Opadający indeks wyjściowy Arbitralny przebieg wyjściowy AWG1 Arbitralny przebieg wyjściowy AWG2 Arbitralny przebieg wyjściowy AWG3 Arbitralny przebieg wyjściowy AWG4 23
FREQ1000 VOLT100 DUTY50 OFFSET0 Częstotliwość sterująca, dalsze cyfry oznaczają 1000Hz, zakres 0.001 ~15000000 Amplituda sterująca, Dalsze cyfry oznaczają 100mV, zakres 1~10000 Przebieg prostokątny sterujący wypełnieniem przebiegu, dalsze cyfry oznaczają 50% wypełnienia, zakres 20~80 Prostokątny przebieg sterujący przesunięcia, dalsze cyfry oznaczają 0% przesunięcia DC, zakres -100~100 Zestaw ustawień nie może przekraczać 15 znaków. Każdy zestaw ustawień musi być zakończony znakiem ; lub znakiem nowej linii, żeby wskazać, że instrukcja została wysłana. Kod ASCII znaku nowej linii to 10, ale jest oznaczany jako \n w języku C. Jeśli w instrukcji nie ma znaku kończącego, urządzenie może zostać zablokowane i wymagać ponownego restartu. Powinno się odczekać pewien czas pomiędzy wysyłaniem kolejnych dwóch zestawów ustawień, żeby dać odpowiednio dużo czasu generatorowi do zakończenia bieżącej operacji. Interwał może być modulowany do najmniejszej wartości odnośnie do różnych modeli komputerów PC. 4. Power output (available with model B only) --- POWR ouput --- off OK 24
Off: Przełącznik włączania/wyłączania OK: potwierdzenie nowych ustawień W generatorze funkcji z funkcją wyjścia mocy (tylko model B), to menu pozwala na kontrolowanie sygnału wyjściowego z interfejsu wyjścia mocy. Wyzwalanie W trybie impulsowym, takim jak przemiatanie, FSK, ASK i impuls, urządzenie oprócz wyzwalania ciągłego obsługuje również wyzwalanie pojedyncze i wyzwalanie zewnętrzne. Naciśnij przycisk Trig, żeby włączyć tryb wyzwalania. Na wyświetlaczu LCD pojawi się trig w prawym dolnym rogu. Jeśli włączony jest tryb MODE, to słowo MODE zmieni się na MODE(T). Wyzwalanie pojedyncze W trybie wyzwalania pojedynczego, każdorazowe naciśnięcie przycisku Trig spowoduje, że urządzenie wygeneruje sygnał przemiatania, FSK, PSK, ASK lub impuls. Zakres impulsu ustawiana jest parametrem tw, parametr ts nie ma w tym wypadku znaczenia. Ważne jest wskazanie pojęcia pojedynczego wyzwalania FSK, bez sygnału wyzwalającego, urządzenie wytwarza przeciwne sygnały z częstotliwością f2, naciśnij przycisk Trig, żeby urządzenie wygenerowało sygnał impulsowy z zakresem czasu ts i częstotliwością f1. Następnie będą generowane sygnały ciągłe o częstotliwości f2. Pojęcie pojedynczego wyzwalania PSK oznacza, że urządzenie generuje na wyjście ciągłe przebiegi o 25
częstotliwości fo cały czas. Naciśnij przycisk Trig, w fazie przebiegu pojawi się zmiana skoku ustawiona przez parametr ph. Ustawiając czas ts, nowa faza przebiegu powróci do poprzedniej fazy przebiegu. Przy pojedynczym wyzwalaniu, urządzenie będzie generować zsynchronizowany poziom napięcia TTL, który może być rozumiany jako sygnał oznaczający sygnał wysłany. Zwłaszcza, jeśli sygnał pojedynczego wyzwalania jest sygnałem trudnym do ustabilizowania na oscyloskopie, ten zsynchronizowany sygnał może być sygnałem wyzwalającym oscyloskopu do przechwycenia pojedynczego sygnału. W trybie pojedynczego wyzwalania na gnieździe BNC nie może być żadnego sygnału wejściowego, w innym wypadku mogą się one zakłócać. Wyzwalanie zewnętrzne Podobnie w trybie wyzwalania zewnętrznego, impulsowy sygnał wyjściowy generatora może być sterowany sygnałem wejściowym TTL poprzez gniazdo zewnętrznego wyzwalania BNC. Wyzwalanie zewnętrzne stosuje wyzwalanie zboczem sygnału. Kiedy każdy sygnał wyzwalający narasta, urządzenie generuje sygnał przemiatania, FSK, PSK, ASK lub impulsowy. Zakres impulsu ustawiany jest przez parametr tw, parametr ts nie ma w tym wypadku znaczenia. Żeby zapewnić wyzwalanie zboczem sygnału zewnętrznego za każdym razem, niezbędne jest, żeby impuls wyzwalania zewnętrznego miał dłuższy cykl niż tw. Żeby wyjść z trybu wyzwalania, naciśnij przycisk Esc. Kiedy wyraz trig zniknie z wyświetlacza, oznacza to, że urządzenie powróciło do trybu wyzwalania wewnętrznego. 26
Dodatek Specyfikacje techniczne Przebiegi funkcyjne Charakterystyka częstotliwości Sinusoida, zniekształcenia harmoniczne (50 Ω obciążenia, 1Vpp wyjście) SINUSOIDALNY, PROSTOKĄTNY, TRÓJKĄTNY, LINIOWY ROSNĄCY, LINIOWY OPADAJĄCY, SZUM, SIN(X)/X, WYKŁADNICZY ROZNĄCY, WYKŁADNICZY OPADAJĄCY, IMPULSOWY Sinusoida: 1µHz ~ górnej granicy urządzenia Przebieg prostokątny: 1µHz ~ 5MHz Inne przebiegi: 1µHz ~ 10kHz Najwyższa rozdzielczość: 0.1µHz lub 8 cyfr Stabilność długoterminowa: 50ppm ((0 C ~ 40 C ) Stabilność krótkoterminowa: 1ppm (po ustabilizowaniu) Precyzja: 0.04Hz(>100Hz) 0.1µHz(<100Hz) < 20kHz 0.25% 20kHz ~ 1MHz 0.4% 1MHz ~ 10MHz 1% 10MHz ~ 20MHz 2% Przebieg prostokątny : (50Ω obciążenia 3MHz 1Vpp Charakterystyka sygnału wyjście) Czas narastania i opadania Asymetria: 1%+20ns Przebieg impulsowy: Wypełnienie przebiegu: 27 < 25ns 0.1% do 99.9% (<10kHz)
1% do 99% (<100kHz) 3% do 97% (<1MHz) Przebieg trójkątny i liniowy: Liniowość (1kHz): <1% Amplituda: (do prowadzenia): 2mVpp ~ 20Vpp Charakterystyka wyjściowa Charakterystyka wyjścia B (do 50 Ω): 1mVpp ~ 10Vpp Impedancja wyjścia: 50 Ω Dokładność modulacji: 5% Płaskość sinusoidy: 5% Przesunięcie DC: -100% ~ 100% wartości szczytowej Przebieg: przebieg wewnętrzny Amplituda: (do prowadzenia): 200mVpp 20Vpp (do 600 Ω): 100mVpp ~ 10Vpp Impedancja wyjściowa: 600 Ω Zakres częstotliwości: 0.1Hz do 20kHz Interfejs wyjściowy: dla ASK,synchronizacja Sygnał impulsowy PRZEMIATANIE FSK PSK Poziom interfejsu wyjściowego: TTL Zakres impulsu tw: 10us< tw <100s Odstęp ts: 10us< ts <100s Zakres przemiatania: 1Hz ~ górnej granicy urządzenia Minimalne stopniowanie: 1Hz Szybkość przemiatania: 10ms ~ 10s Tryby wyzwalania: wewnętrzny, zewnętrzny, pojedynczy Zakres impulse, odstęp: 10us ~ 100s Tryby wyzwalania: wewnętrzny, zewnętrzny, 28
ASK Wewnętrzna modulacja amplitudy Zewnętrzna modulacja amplitudy Wewnętrzna modulacja częstotliwości Wewnętrzna modulacja fazy pojedynczy Częstotliwość: 0.1Hz ~ górnej granicy urządzenia Różnica fazy: -360 ~ 360 stopni Sygnał nośny: Przebieg wewnętrzny Ilość impulsów: 1~65535 Sygnał nośny: przebieg wewnętrzny Częstotliwość sygnału nośnego: 1µHz ~ górnej granicy urządzenia Przebieg modulacji: przebieg wewnętrzny Częstotliwość modulacji: 100mHz ~ 20kHz Stabilność częstotliwości modulacji: 50ppm Głębokość amplitudy modulacji: 0% ~ 100% Rezystancja wejściowa: 1kΩ Głębokość amplitudy modulacji: Zależy od amplitudy wyjściowej i sygnału modulacji zewnętrznej. Sygnał nośny: przebieg wewnętrzny Częstotliwość sygnału nośnego: 0.1Hz ~ górnej granicy urządzenia Przebieg modulacji: przebieg wewnętrzny Częstotliwość modulacji: 100mHz ~ 10kHz Stabilność częstotliwości modulacji: 50ppm Zakres przesunięcia częstotliwości: 0.1Hz ~ górnej granicy urządzenia Sygnał nośny: Sinusoidalny, prostokątny Częstotliwość sygnału nośnego: 0.1Hz ~ górnej granicy urządzenia Przebieg modulacji: przebieg wewnętrzny Częstotliwość modulacji: 100mHz ~ 10kHz Stabilność częstotliwości modulacji: 50ppm Maksymalne przesunięcie fazy: 360 stopni 29
Licznik częstotliwości Zakres częstotliwości testowej: 1Hz do100mhz Sygnał wejściowy: >100mV Specyfikacje mogą ulec zmianie bez powiadomienia 30