IMG�00 (2)

napięcie, które odpowiada napięciu danej chwili generowanego przebiegu Gdy generowany przebieg ma być okresowy, to ciąg adresów o danej sekwencji jest „przemiatany” cyklicznie po wyczerpaniu jednego ciągu sekwencji adresów - odpowiadającemu jednemu okresowi - system powtarza cykl działania Otrzymywany przebieg jest oczywiście „schodkowany” (nieciągły), bo wartość kodu me może się zmienić o mniej niż o jednostkę kwantyzacji (może oczywiście o więcej jednostek), a równocześnie kolejne kody są wystawiane tylko w wybranych odstępach czasu (a więc czas jest też dyskretny). Przebieg musi więc być „wygładzony" w odpowiednim filtrze, nim doprowadzony zostanie do zacisków wyjściowych generatora Rozwiązania układowe i konstrukcyjne są bardziej złożone niż wynikałoby to z przedstawionej idei działania systemu, bo w użytkowej konstrukcji synteze-ra potrzebne są różne funkcje możliwość nastawiania, często z dużą rozdzielczością, zadanej częstotliwości generowanego przebiegu, możliwość nastawiania amplitudy, zapewnienie odpowiedniej mocy generowanego sygnału Ponadto do badań specjalnych użytkownikowi mogą być potrzebne różne nietypowe funkcje sygnałowe i funkcje sterowania, które mogą być łatwo zapewnione w takim systemie generowania (a tym samym tanio). Konstruktorzy prześcigają się, żeby zaspokoić każde takie domyślne oczekiwanie

Przedstawimy przykładową charakterystykę typowego syntczcra, objaśnimy sens wielkości (parametrów). za pomocą których charakteryzuje się jego właściwości metrologiczne i omówimy schematycznie strukturę funkcyjną praktycznego rozwiązania układu W ten sposób zilustrujemy możliwości tej techniki generowania sygnałów wskazując równocześnie na to, co jest typowe Pouczający jest też sposób rozwiązania problemów konstrukcyjnych.

Przykładowy synlczcr (o uniwersalnym przeznaczeniu) jest zdolny generować przebieg sinusoidalny lub prostokątny w paśmie częstotliwości od 0.1 mHz do 15 MHz. ale już przebieg trójkątny w tym samym systemie można wygenerować tylko do 100 kHz (natomiast dowolnego kształtu w paśmie zależnym od stopnia skomplikowania przebiegu). Osiągnięta w przykładowym rozwiązaniu rozdzielczość nastawiania częstotliwości wynosi 10 cyfr. gdy błąd dopuszczalny częstotliwości wynosi ±2>io° (gwarantowany przez czas od wzorcowania przez rok, ale jest dwa razy mniejszy w okresie trzech miesięcy od wzorcowania). Najmniejszy kwant nastawianej częstotliwości wynosi 10 pHz. Rozdzielczość nastawienia wartości amplitudy przebiegu wynosi uzy cyfry, a jej błąd dopuszczalny w paśmie do 100 kHz wynosi ±1% i następnie rośnie do ponad 3% przy dużej częstotliwości i dużej amplitudzie na skutek lego. że charakterystyka częstotliwościowa mc jest „dość plaska” Błąd wartości nastawionej amplitudy należy rozumieć (bo laki jest zwyczaj) jako Mąd dopuszczalny, gdy spełnione są podane w dokumentacji warunki dotyczące impedancji obwodu przyłączonego. Zgodność nastawionej i wyświetlanej na wyświetlaczu wartości napięcia z wartością napięcia na Taristcarh mozc być osiągnięta w dwu przypadkach albo obwód przyłączony do syntczcra ma impedancję równą wewnętrznej (tj. 50 O, a naruszenie tego warunku o p% powoduje zmianę napięcia o p% i taki/ błąd wskazania) albo obwód zewnętrzny nu impedancję nieskończenie wielką (np 100 lub więcej razy większą niż 30 Q) Każdy z tych przypadków można zadeklarować i tylko wówczas wyświetlana wartość jest zgodna ze stanem faktycznym Użytkownik może również wybrać miarę napięcia, której wartość jest wyświetlana podwójna amplitudę, napięcie skuteczne lub przyjmowane w telekomunikacji szczególne napięcie odniesienia. na podsuwic którego jest tworzona skala logarytmiczna dBm^{1 2} Dokładność kształtu generowanej sinusoidy jest najlepsza dla malej częstotliwości (dla częstotliwości mniejszych niż 20kHz wynosi -70 dBc²'², czyli 0.03% albo wyrażona w innej mierze jako udział harmonicznych - 0.04%) i najgorsza dla dużych częstotliwości (powyżej 1MHz - -3SdBc, czyli 1.7%).

Stromoić zbocza i wielkość przesterowanu charakteryzują jakość przebiegu prostokątnego. Czas narastania zbocza (przy danej amplitudzie wyznacza stromoić) może być mniejszy niż 20 ns. Przcslerowa-nic. czyli przekroczenie w stanie nieustalonym nastawione) amplitudy, może być mniejsze niż 4% amplitudy Najważniejszą cechą charakteryzującą jakość przebiegu trójkątnego jest liniowość jego zboczy i dla przykładowego syntczcra nieliniowość wynosi mniej niż ±0 1% amplitudy

W omawianym rozwiązaniu jeden okres generowanego sygnału lub cały przebieg nicokrcsowy może być tworzony z maksymalnie 16 000 wartości chwilowych ( punktów) rozmieszczanych jednostajnie w

funkcji czasu'. 12-bitowc kody wartości napięcia chwilowego odpowiadające 16 000 punktów przebiegu są umieszczane w kolejnych komórkach pamięci RAM (rys.3.3). Gdy wywołany zostanie adres danej komórki i gdy zawarty w niej 12-bllowy kod zostanie doprowadzony na wejście przetwornika c/a , to na jego wyjściu otrzymuje się odpowiadającą danemu kodowi wartość napięcia chwilowego. Przy największej możliwej częstotliwości 40 MHz czas „przemiecenia" wszystkich 16 000 adresów trwałby 0.4 ms. co przy cyklicznym powtarzaniu „przemielania" mogłoby zapewnić wygenerowanie okresowego przebiegu o częstotliwości 2.5 kHz i o największej gęstości punktów na okres (na każde dziewięć sekund kąta fazowego generowanego przebiegu przypadałby jeden punkt, jedno napięcie chwilowe) Przy częstotliwości rzędu kiloherców talue zagęszczenie punktów krzywej nie jest potrzebne: można by przeskakiwać adresy i wprowadzać do c/a co któryś kod. a w ten sposób zwiększyć częstotliwość generowanego sygnału Z teorii wiadomo, że granicznie wystarczyłoby dwie wartości (dodatnią i ujemną) na jeden okres przebiegu sinusoidalnego i odpowiednie filtrowanie. Korzystając z tego prawa generuje się w przykładowym syntezerze sygnał o największej przewidzianej częstotliwości równej 15MHz przy częstotliwości wzorca 40MHz. Widzimy więc, jak można zwiększać częstotliwość przebiegu, choć me wiemy jeszcze, jak realizuje się „przemiatanie" komórek pamięci z pominięciem wybranych adresów pamięci Wyjaśnimy też, jak otrzymuje się sygnał o malej częstotliwości (np rzędu miliherca) i jak osiągnąć rozdzielczość nastawienia dnesięciocyfrową. Te wszystkie funkcje realizuje się za pomocą układu generatora adresów

a

48 bitów

b

Rys. 3.3. Schemat funkcyjny syntczcra: a - schemat całości; b - schemat funkcyjny generatora adresów

Za pomocą generatora adresów realizuje się daną sekwencję „przemiatanych" adresów i zapewnia się nastawioną częstotliwość „przcmialania", choć generator wzorcowej częstotliwości taktuje ze stalą częstotliwością 40 MHz. To rozwiązanie jest znamienne tym, że częstotliwość generatora 40 MHz jest niezmienna, a potrzebną częstotliwość otnymuje się w wyniku cyfrowego dzielenia tej częstotliwości w generatorze adresów Dzięki temu zapewnia się dokładność i dużą rozdzielczość nastawionej częstotliwości generowanych przebiegów.

Wprowadząjąc odpowiedni kod przyrostu fazy do rejestru (rys. 3.3b) . rozwiązuje się w układzie generatora adresów równocześnie i zadanie generowania sygnału o odpowiedniej częstotliwości i zadanie odpowiedniej rozdzielczości nastawianej częstotliwości.

Adresem kolejno wyprowadzanym z generatora adresów do pamięci RAM jest 14 (2 = 16 000) najwyższych bitów w 48-bitowym kodzie liczby powstałej z dodawania liczby stanowiącej poprzedni adres ^{3 4}

85

1

¹ Objaśnienie pojęcia patrz - wprowadzenie do pomiarów napięcia zmiennego.

2

Jest to skala logarytmiczna przyjmowana przy charakteryzowaniu głębokości modulacji, a odkształcenie sinusoidy można rozpatrywać jako skutek modulacji harmonicznej podstawowej, która jest jakby nośną (w angielskim nośną nazywa się camer) dla wyższej harmonicznej Ogólne objaśnienie patrz - wprowadzenie do pomiarów napięcia zmiennego

3

¹ Patrz o próbkowaniu p. 3.6.2

4

Kod przyrostu fazy wprowadzany jest do rejestru przyrostu fazy programowo na podstawie nastawioną) przez użytkownika częstotliwości.