2. Краткие инструкции по работе с виртуальными и реальными приборами

2.1. Функциональный генератор (Functional Generator, fGen)

С помощью функционального генератора можно формировать сигналы различной формы (синусоидальной, треугольной, прямоугольной) с установкой произвольных значений амплитуды и частоты. Кроме того, есть возможность изменения смещения по DC (изменения постоянной составляющей в спектре сигнала), «качания» частоты, амплитудной (AM) и частотной (FM) модуляции. Полученный сигнал может быть направлен на макетную плату или на BNC-разъем FGEN/TRIG.

Для формирования аналоговых колебательных сигналов используется прямой цифровой синтез³. Частота, амплитуда, смещение и коэффициент заполнения (рабочий цикл) прямоугольного сигнала имеют цифровое управление.

Рис.2.1. Принципиальная схема функционального генератора

Частота устанавливается посредством использования 28-битного делителя, опорная частота – 50 МГц. Следовательно, шаг изменения частоты равен 50 Мгц/2_­²⁸ = 0,18626 Гц. Частота может изменяться в приложении или вручную соответствующим переключателем.

Амплитуда формируемого сигнала может изменяться в приложении или вручную соответствующим переключателем.

Смещение сигнала на выходе функционального генератора может настраиваться только программно.

В режиме формирования прямоугольного сигнала в компаратор подается треугольный сигнал. Изменяя опорное напряжение, можно управлять коэффициентом заполнения (рабочим циклом) прямоугольного сигнала. Опорное напряжение формируется схемой с 10-битным ЦАП. Коэффициент заполнения может настраиваться только программно. При переходе на ручной режим настройки не изменяются.

Функциональный генератор имеет выходное сопротивление 50 Ом, выходной ток ограничивается величиной 100 мА. Это используется для защиты от коротких замыканий, при превышении тока выход автоматически отключается.

Выводы AM и FM представляют собой аналоговые входы для амплитудной и частотной модуляции сигнала генератора.

Замечание. Когда питание монтажной платы отключено, выход функционального генератора отключен от монтажной платы. Если сигнал направлен на BNC-разъем, с выключением питания выход не отключается.

Рис.2.2. Скриншот окна функционального генератора

Порядок использования функционального генератора

1. Запустить приложение NI ELVISmx Fgen.exe, расположенное в каталоге C:\Documents and Settings\student\Рабочий стол\приборы.

2. В параметрах сигнала следует установить «прямоугольный сигнал» нажатием на соответствующую пиктограмму.

3. Установить требуемую частоту в диапазоне 5 кГц – 500 кГц. Для проведения экспериментов с фиксированием результатов с помощью встроенного осциллографа NI SCOPE рекомендуется выбрать частоту около 10 кГц, при использовании осциллографов NI PCI-5114 и С1-99 рекомендуемая частота равна 500 кГц.

4. Установить амплитуду сигнала. Диапазон амплитуды функционального генератора составляет 0…10 В. Амплитуда, установленная по умолчанию, равна 5 В.

5. Установить коэффициент заполнения (рабочий цикл). Обычно коэффициент заполнения равен 50% (установлено по умолчанию), что соответствует равным длительностям импульса и паузы.

6. При проведении экспериментов с использованием одновибраторов частоту следует выбрать так, чтобы период импульсов был меньше заданной длительности генерируемого ОВ импульса, коэффициент заполнения необходимо уменьшить, например, до 5%.

7. Установить смещение (компенсацию). Смещение рекомендуется устанавливать равным U⁰ + 0,5U¹.

8. Установить маршрут сигнала функционального генератора. При направлении сигнала «монтажная плата», выход функционального генератора связан с выводом FGEN на макетной плате. Иначе сигнал подается на BNC-разъем FGEN/TRIG рабочей станции.

9. Если частота или амплитуда изменяется в процессе эксперимента, удобно использовать режим ручного управления и ручки, расположенные на лицевой панели рабочей станции. Ручкой FREQUENCY регулируется частота генерируемого сигнала, а ручкой AMPLITUDE – его амплитуда. Для этого достаточно установить флаг ручного управления в приложении.

10. Нажать на пиктограмму «пуск».