Generatory funkcyjne są podstawowymi przyrządami w laboratoriach elektroniki, umożliwiającymi wytwarzanie sygnałów elektrycznych o zadanych parametrach (częstotliwość, amplituda, kształt fali). Pozwala to generować różne typy przebiegów – najczęściej są to sygnały sinusoidalne, prostokątne, trójkątne czy piłokształtne – oraz impulsy. Dzięki temu można zasilać testowane obwody sygnałem imitującym rzeczywistą pracę układu, np. obserwować reakcję filtra na sygnał o różnych częstotliwościach lub testować układy cyfrowe za pomocą impulsów prostokątnych. Generatory funkcyjne znajdują zastosowanie w prototypowaniu, serwisie i edukacji: pozwalają diagnozować usterki, testować urządzenia (np. wzmacniacze, czujniki) oraz uczyć się elektroniki poprzez eksperymenty.
Zasada działania generatora funkcyjnego
Typowy generator funkcyjny składa się z wewnętrznego oscylatora, który tworzy bazowy sygnał, oraz obwodów kształtujących przebieg. W nowoczesnych modelach dominuje synteza bezpośrednia cyfrowa (DDS) – ta technika pozwala uzyskać bardzo stabilne i precyzyjne częstotliwości wyjściowe. Dzięki DDS można płynnie regulować częstotliwość sygnału w szerokim zakresie bez znacznych drgań (dryftów). Tańsze, analogowe generatory (np. oparte na układach XR2206 lub popularnym timerze NE555) zazwyczaj wytwarzają podstawowe fale prostokątne lub trójkątne, które następnie można przekształcać w inne kształty. Bardziej zaawansowane generatory arbitralne pozwalają zaś tworzyć dowolne przebiegi zapisane w pamięci urządzenia (np. odtworzyć sygnał zmierzony w rzeczywistym układzie).
Zastosowania generatorów funkcyjnych
Generatory funkcyjne są używane do testowania i diagnozowania układów elektronicznych. W praktyce wykorzystuje się je m.in. jako źródła sygnału testowego dla wzmacniaczy lub filtrów, symulując różnorodne sygnały wejściowe. Umożliwiają też generację impulsów prostokątnych i innych przebiegów cyfrowych, co przydaje się do weryfikacji działania obwodów cyfrowych i systemów sterowania. Dzięki takim narzędziom można zbadać, jak testowane urządzenie reaguje na zmienne sygnały – na przykład zmieniając częstotliwość lub kształt fali. Funkcyjne generatory znajdują szerokie zastosowanie w serwisie, przemyśle i laboratoriach – pozwalają m.in. na diagnozowanie usterek, kalibrację sprzętu oraz realizację eksperymentów edukacyjnych przy nauce elektroniki.
Rodzaje generatorów funkcyjnych
Na rynku dostępne są zarówno generatory jednokanałowe, jak i wielokanałowe. Generator funkcyjny dwukanałowy pozwala generować dwa niezależne sygnały jednocześnie. Generatory mogą być analogowe lub cyfrowe: analogowe modele (oparte na prostych układach RC) dają zazwyczaj podstawowe fale prostokątne/trójkątne, natomiast generatory DDS sterowane cyfrowo zapewniają lepszą stabilność i precyzję częstotliwości. Istnieją też generatory funkcyjne arbitralne, oferujące możliwość wczytywania własnych przebiegów do pamięci – są to bardzo elastyczne urządzenia, umożliwiające odtwarzanie dowolnych kształtów sygnału (np. zmierzonych w układzie). Dodatkowo wiele generatorów (szczególnie cyfrowych) oferuje funkcje modulacji (AM, FM, PWM itp.) oraz możliwość nakładania napięcia stałego (offset) na sygnał.
Najważniejsze parametry
- Zakres częstotliwości – maksymalna i minimalna częstotliwość sygnału wyjściowego. Proste generatory modułowe oferują zazwyczaj zakres od kilku Hz do kilkuset kHz, a urządzenia profesjonalne sięgają nawet kilkudziesięciu MHz.
- Kształty przebiegów – rodzaje dostępnych sygnałów (sinus, prostokąt, trójkąt, piła, szum, impuls itp.) oraz możliwość wczytywania własnych przebiegów (generatory arbitralne). Bogactwo kształtów pozwala precyzyjnie dostosować testy do konkretnego zastosowania.
- Liczba kanałów – liczba niezależnych wyjść sygnałowych. Do wyboru są generatory jednokanałowe lub wielokanałowe (najczęściej 2-kanałowe). Dwa kanały umożliwiają podawanie różnych sygnałów do dwóch torów testowego układu.
- Amplituda wyjściowa – maksymalne napięcie generowane przez urządzenie i jego zdolność do współpracy z różnymi impedancjami obciążenia. W specyfikacji często podaje się amplitudę przy obciążeniu 50 Ω. Dobre generatory oferują szeroki zakres amplitud (np. do kilkunastu woltów peak-to-peak).
- Dokładność i rozdzielczość – nowoczesne generatory DDS zapewniają bardzo stabilną pracę i precyzyjne ustawienie parametrów, często z rozdzielczością skoku częstotliwości rzędu setnych Hz. Zaawansowane modele oferują wysoką rozdzielczość cyfrową (np. 14-bitową) oraz szybkie próbkowanie (np. 200 MSa/s), co pozwala generować bardzo szczegółowe przebiegi bez widocznych skoków.
Oferta RS PRO
W ofercie RS Components dostępne są generatory funkcyjne własnej marki RS PRO, oferujące korzystny stosunek jakości do ceny. Przykładem jest seria RSFG-2000 (AFG) – nowoczesne generatory arbitralne z wieloma możliwościami. Urządzenia z tej serii mają wyjścia przebiegów sinusoidalnych, prostokątnych i trójkątnych, a przy tym obsługują bogaty zestaw modulacji (AM, FM, PM, FSK, PWM i inne). Dzięki temu sprzęt RS PRO sprawdzi się zarówno w prostych testach, jak i w zaawansowanych pomiarach, zapewniając stabilne przebiegi i przydatne funkcje (m.in. kolorowy wyświetlacz TFT czy złącza USB/LAN). Generatory RS PRO są też dostępne z opcją kalibracji ISO/DKD, co czyni je odpowiednimi nawet do zastosowań wymagających certyfikowanej dokładności.