Arbitrary-Waveform-Generator auswählen Die perfekte Signalquelle finden

AWGs wie der Spectrum M4i.6622-x8 sind die wohl flexibelsten Signalgeneratoren.
Große Funktionsauswahl bei den Signalgeneratoren.

Arbitrary-Waveform-Generatoren sind von allen Signalgeneratoren die mit den meisten Möglichkeiten. Doch der große Funktionsumfang macht auch die Auswahl schwer: Was muss ein AWG für die jeweilige Anwendung können?

Test- und Messgeräte für Elektronik lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: Messinstrumente und Signalquellen. Instrumente wie digitale Multimeter, Digitizer, Oszilloskope, Spektrumanalysatoren und Logikanalysatoren messen die elektrischen Eigenschaften eines Eingangssignals, typischerweise eine elektrische Potenzialdifferenz oder eine Spannung. Signalquellen müssen Signale zur Verwendung als Test-Stimulus bereitstellen. In vielen Testsituationen sind die getesteten Geräte selbst nicht in der Lage, Signale zu erzeugen. Nehmen wir als Beispiel einen Verstärker. Ohne Signalquelle zur Bereitstellung eines geeigneten Eingangssignals lassen sich keine signifikanten elektrischen Messungen durchführen. Es ist die Kombination aus Messinstrumenten und Signalquellen, die das Testen elektrischer Geräte.

Übersicht über Signalgeneratoren

Es gibt viele Arten von Signalgeneratoren, wobei jeder Signalgenerator spezifischen Testanforderungen gerecht wird. Die Tabelle bietet eine Übersicht über häufig eingesetzte Generatoren.

SignalquelleCharakteristikWellenform
HF-Signalgenerator

Ist in der Lage, sinusförmige Continuous-Wave-Signale (CW-Signale) innerhalb eines großen Frequenzbereichs zu erzeugen. Viele bieten zahlreiche Arten analoger Modulation wie Amplituden-, Frequenz-, Phasen- und Impulsmodulation.

Sinus, modulierter Sinus, Sinusverlauf

Vektor-Signalgenerator

Erzeugt digital modulierte Funkfrequenzsignale, die eines der zahlreichen digitalen Modulationsformate nutzen, beispielsweise QAM, QPSK, FSK, BPSK oder OFDM.

Sinus, modulierter Sinus

Pulsgenerator

Erzeugt Impulswellenformen oder Rechteckwellenformen und wird zum Testen digitaler und gepulster Systeme verwendet.

Rechteckpuls

Data- oder Pattern-Generator

Generiert mehrere logische Signale (d.h. Signale vom Typ logisch 1 und logisch 0) zur Verwendung als Anregungsquelle für die Validierung von Funktionen und das Testen digitaler Kreise und Systeme.

Rechteckpuls, Digital-Pattern

Funktionsgenerator

Erzeugt einfache, sich wiederholende Wellenformen wie Sinuswellen, Sägezahn-, Sprung- (Impuls-) und Dreiecksignale. Zum Funktionsumfang können Modulationsfunktionen wie Amplitudenmodulation (AM), Frequenzmodulation (FM) oder Phasenmodulation (PM) gehören.

Sinus, Rechteckpuls, Rechtecksignal, Dreieck, Rampe, Sägezahn, modulierte Signale, Rauschen

Arbitrary-Waveform-Generator

Dient der Erzeugung beliebiger analoger Wellenformen aus Digitalsignalen innerhalb bekannter Grenzwerte für Bandbreite, Frequenzbereich, Genauigkeit und Ausgangspegel.

Alle

 

Tabelle. Übersicht über häufig eingesetzte Signalgeneratoren

Der Arbitrary-Waveform-Generator (AWG) kommt einer universellen Signalquelle am nächsten. Wellenformen lassen sich analytisch mit großer Präzision durch Gleichungen erzeugen oder mit Digitizern oder digitalen Oszilloskopen erfassen und wiedergeben. Modulare AWGs bieten zudem kompakte Abmessungen und Kompatibilität mit hohem Integrationsgrad mit ihren Host-Computern, was sie ideal für den Einsatz in automatisierten Testsystemen macht.

Arbitrary-Waveform-Generatoren

Arbitrary-Waveform-Generatoren sind digitale Signalquellen und funktionieren quasi wie ein Digitizer im Umkehrbetrieb. Während ein Digitizer eine analoge Wellenform abtastet, digitalisiert und anschließend in seinem Aufzeichnungsspeicher speichert, verfügt der AWG über eine numerische Beschreibung der in seinem Wellenformspeicher hinterlegten Wellenform. Einzelne Werte der Wellenform werden an einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC) gesendet und anschließend unter Anwendung entsprechender Filter- und Signalkonditionierungsfunktionen als analoge Wellenform ausgegeben. Bild 1 zeigt ein konzeptionelles Blockschaltbild eines AWG.

Die Wellenform wird in digitaler Form in den Wellenspeicher geladen. Wie der Aufzeichnungsspeicher in einem Digitizer muss dieser Speicher mit der höchsten vom AWG unterstützten Abtastrate getaktet werden können. Erhält er den entsprechenden Befehl, werden die Inhalte des Wellenformspeichers zum DAC gesendet, wo die digitalen Werte in eine analoge Spannung gewandelt werden. Manche DACs ermöglichen eine zusätzliche Interpolation, um am Ausgang eine höhere Aktualisierungsrate als die aus dem Speicher bereitgestellte zu erzielen.

Die Speichersteuerung erfasst die Elemente aller Wellenformanteile sowie sämtliche zugehörigen Verknüpfungen im Wellenformspeicher und gibt sie in der richtigen Reihenfolge aus. Darüber hinaus kann sie, um Speicherplatz zu sparen, sich wiederholende Elemente in einer Schleife wiederholen (Looping), sodass diese Elemente nur einmal im Speicher abgelegt werden müssen.

Am DAC-Ausgang ist ein hoher Anteil an Oberschwingungen zu beobachten, die gefiltert werden müssen. Dies wird durch die Ausgangsstufe erreicht, die das Signal durch Filter und durch Anpassung von Verstärkungen und Offsets an die Bedürfnisse des Benutzers anpasst.

Der zeitliche Verlauf der Wellenform wird über einen Takt gesteuert, der von einem internen oder externen Taktgeber erzeugt werden kann.

Die Synchronisation mit externen Ereignissen wird durch die Triggereinheit aufrecht erhalten, die auf Grundlage eines vom Benutzer vorgegebenen Ereignisses für die direkte Ausgabe der Wellenform oder für die Weiterschaltung auf die nächste Wellenform sorgt. Triggerereignisse können intern, extern oder über einen weiteren angeschlossenen modularen AWG oder von einem Digitizer erzeugt werden.

Die eigentliche Implementierung der oben aufgeführten Elemente variiert entsprechend der jeweiligen Modelle. Alle AWGs verfügen jedoch über ähnliche Elemente.