8. Vybrané přístroje pro laboratorní měřicí systémy. Část b) Generátory

Transkript

1 8. Vybrané přístroje pro laboratorní měřicí systémy Část b) Generátory

2 Generátory měřicích signálů Analogové signály (ale vnitřní obvody generátoru analog. i dig.): NF Sinusové a NF Funkční NF generátory progr. průběhu (Arbitrary) S nízkým zkreslením (low THD) Vysokofrekvenční Digitální (logické) (buzení sběrnic apod.): Pulsní (viz též TDR aplikace) Pattern generator (data generator) paralelní bitové výstupy: 4, 8, 16,, 96 výstupů Základní typy: přednášky A3B38SME

3 Typické použití generátorů: Verifikace ověření, že stimulovaný obvod správně reaguje na předložené vstupy, včetně vložených poruch (často komplexní signály např. u nových komunikačních standardů). Měření v basebandu nebo i v RF ( na anténě ) Charakterizace proměření odezvy obvodu: linearita, monotonicita, zkreslení, Stress testy např. ověřování reakce komunikačních obvodů sériových dat na jitter, narušení pravidel správného signálu, atd

4 Nízkofrekvenční generátory (sin) Opakování: A3B38SME Senzory a měření

5 Ideální představa generátoru R výst = 50Ω VS VO R zát VO = V S pokud R zát >> 50Ω VO = ½ V S pokud R zát = 50Ω (obvykle již zohledněno v zobrazení na displeji nastavení OutImp = HiZ / 50Ω)

6 Nedokonalosti a specifikace A[V] Ideální čistá sinusovka f [Hz] A[V] Chyba amplitudy Chyba frekvence f [Hz]

7 Nedokonalosti a specifikace A[V] Vyšší harmonické složky (násobky f1), viz THD dále A[V] f1 2f1 3f1 Spurious (nekoherentní, neharmonické) složky (jiné než násobky f1) f [Hz] Původ spurious: např. vnitřní obvody a způsob generování, přeslech nebo modulace napájecího kmitočtu, f [Hz]

8 Nedokonalosti a specifikace A[V] Nedokonalá stabilita frekvence => blízká postranní pásma f [Hz] Ve specifikaci generátoru se uvádí jako Reziduální FM modulace nebo Fázový šum

9 Specifikace generátorů dbc decibely oproti nosné (carrier): např. odstup harmonických složek min. 75 dbc dbm decibely oproti 1 mw (obvykle s udáním impedance): např. výstupní výkon až 10dBm (50Ω) X db = 10 log 10 (x/ref.) pro výkony, po přepočtu (P = U 2 / R => kvadrát U odpovídá 2x log 10 ) X db = 20 log 10 (x/ref.) pro napětí

10 Modulace obvyklé pojmy BB, Baseband základní pásmo: typ. DC-100 khz nebo méně A[V] f [Hz] IF, Intermediate f. mezifrekvenční pásmo: typ. 100 khz - 10 MHz A[V] f [Hz] RF, Radiofreq (+ microwave) rádiové kmitočty: GHz A[V] f [Hz]

11 Použití v komunikaci Vysílač: RF (výkon.) BB IF RF Zdroj signálu (audio, video, data, ) Modulátor (IF), často vícestupňový Upconverter (RF modulátor) RF zesilovač (+ vysílač) Přijímač: LO (MHz) LO (GHz) RF (utlumený) RF IF BB RF předzesilovač (+ filtr) Downconverter (RF demodulátor) Demodulátor (IF), často vícestupňový Vyhodnocení signálu (audio, video, data, ) LO (GHz) LO (MHz)

12 Modulace AM: Obálka = informace (200 Hz) Zde 80% modulace Nosná (5kHz) 100% modulace = variace amplitudy 0-max. Carrier - nosná A[V] A[V] Postranní pásma (symetricky kolem fc) BW f [Hz] Šířka pásma po modulaci je 2x BW fc f [Hz]

13 Modulace FM: Informace = zde lineární rampa 1 Hz Zde: lineární přeladění (sweep) 50 Hz až 5 khz za 1 s 100% modulace = variace frekvence o max. deviaci (max. frekvenční zdvih) Carrier - nosná A[V] A[V] Postranní pásma (symetricky kolem fc) BW f [Hz] deviace Šířka pásma po modulaci je typicky mnohem širší než 2x BW a je 2x(deviace + BW). Frekv. zdvih je často mnohonásobek základní šířky pásma. Pozn: u FM rádia se používá složitější schema modulace pásem fc f [Hz]

14 Modulace FSK, frequency shift keying: - speciální případ FM modulace binárním signálem Sweep: - speciální případ FM modulace - lineární rampou (tj. v čase: 10, 20, 30, 40, 50 Hz) nebo - exponenciální rampou (10, 100, 1000, , Hz) Používá se např. při proměřování odezvy filtrů apod.

15 Modulace SSB A[V] A[V] Postranní pásma (symetricky kolem fc) Carrier - nosná BW f [Hz] Často modulace s potlačenou nosnou a/nebo jedním postranním pásmem fc f [Hz] A[V] A[V] f [Hz] BW SSB single side band / SSB-SC suppressed carrier: obvykle se ponechává horní pásmo fc f [Hz]

16 Modulace SSB Může být problém, pokud BB sahá až dolů k DC (0Hz) A[V] A[V] Zádrž nosné a spodního pásma Carrier - nosná f [Hz] fc f [Hz] Obtížné potlačit nosnou a spodní postranní pásmo bez narušení části horního pásma => odstranění problému doplňkovou předmodulací do IF (posunutí nad DC)

17 tzv. Scan modulace Speciální PAM, pulse amplitude modulation simulace signálu pulsního radaru pro testování přijímačů Sled impulsů s proměnnou amplitudou přeběh hlavního (a postranních) laloků rotující antény přes sledovaný cíl Obr.: Agilent (Product Note )

18 IQ modulace I (in phase) x Q (quadrature) myšleno relativně k nosné z LO LO LO Dnes (ve spojení s modulacemi jako OFDM) základ téměř všech digitálních komunikačních systémů (WiFi, WiMax, LTE, UWB, DVB-T, DVB-C, )

19 IQ modulace constellation diagram Obvykle (ne výhradně) čtvercové schema Obvykle 1 symbol (z 2 N ) = N bitů (tj. 4QAM, 16QAM,, 256QAM) Vyšší modulace = rychlejší přenos dat x menší rozestup symbolů (horší odolnost proti šumu při stejném vyzářeném výkonu) Obr.: Agilent Tech. White Paper - publ EN

20 Použití IQ modulace v komunikaci Obr.: Agilent Tech. White Paper - publ EN

21 IQ RF spektrum (potlačení nosné-lo a spodního pásma) Obr.: Tektronix App. Note: Characterization of IQ Modulators

22 NF generátory funkcí Často omezená spektrální čistota kvůli nedokonalosti tvarovače (THD) Opakování: A3B38SME Senzory a měření

23 Přechod k AFG/AWG Dnes kromě nejlevnějších generátorů téměř pro všechny aplikace přechod k: AFG arbitrary function generator (typicky DDS) (sine, square/rect., triangle, saw, sweep, AM, FM,, + často user) + levnější, + stabilní frekvence, + rychlá a hladká změna f, +rychlá změna tvaru vlny AWG arbitrary waveform generator (truearb) (+ univerzálnější, + mnohem širší možnosti, + nezbytné pro komplexní testy -dražší, -složitá změna f, -složitá definice signálu = nutný SW editor (Matlab nebo custom SW výrobce AWG)) Moderní AFG/AWG zvládají BB, IF a částečně dokonce i RF

24 Základní principy digitální syntézy 1. Spektrum vzorkovaného signálu je PERIODICKÉ (+ symetrické kolem Fs) Obr.: Agilent (The ABC of Arbitrary Waveform Generation) 2. V realitě je výstupem DAC signál schodový = tzv. 0 th - order hold Spektrum je omezeno funkcí sinc (tj. sin(x)/x ) t Fourier transform f 3. Spektrum musí být omezeno rekonstrukčním (anti-alias) filtrem. Teoreticky (Nyquist) je třeba potlačit vše nad Fs/2 Prakticky (konečný roll-off filtru) je pásmo LP filtru asi 40% Fs (1 GSa/s => 400 MHz pásmo)

25 Nedokonalosti digitální syntézy Vytvářený signál (sinus) Obrazy (tj. aliasované signály), potlačené výstupním LP filtrem SFDR = spurious free dynamic range, rozsah oproštěný od vlivu spurious složek Obr.: Agilent (The ABC of Arbitrary Waveform Generation) Spurs = spurious složky (mimo násobky fsig) Harmonics: vyšší harmonické složky (násobky fsig) Clock feed-trhu: průnik hodinového signálu Noise floor: práh šumu, daný ostatní elektronikou. Mez smysluplného potlačení rušení

26 Nedokonalosti digitální syntézy Vertikální rozlišení ENOB = efektivní počet bitů DAC Zhruba: +1bit rozlišení = +6dB dynamického rozsahu 12bit ~ 74 db 13bit ~ 80 db 14bit ~ 86 db 15bit ~ 92 db (nereálné) ALE: v realitě bude ENOB nižší než nominální rozlišení o 2-4 bity (přítomnost spurious a dalších složek, v limitu: noise floor) Poznámka - varianty oscilátoru (hodin): TCXO Temperature-compensated crystal oscillator OCXO Oven-controlled crystal oscillator (= termostatovaný krystal) GPSDO Global positioning system disciplined oscillator (= navázaný na GMT)

27 DDS: DDS a další metody + přesnost f (krystal) - Rychlost určuje fázový inkrement ve střadačifáze - Podle kombinace počtu vzorků v paměti a požadované f => vynechávání (vysoké f) /opakování (nízké f) některých vzorků - fázový šum (jitter) a/nebo nepredikovatelné mizení částí průběhu - PPC (point per clock): + vždy se čte celá paměť (fázový inkrement je vždy = 1) - změna f => nutná změna hodinového taktu (složité) - Složitá filtrace rekonstrukčním filtrem na výstupu, drahé - PxP (point by point) / Trueform (Agilent) + nevynechává vzorky, low jitter + levnější (jako DDS): virtual variable clock, advanced filtering

28 Přímá digitální syntéza (fun/arb) DDS Direct Digital Synthesis paměť a) b) a) b) Obr.: Tektronix App. Note: XYZ of Signal Generators V paměti je uložen průběh např. sinusovky s pevným počtem bodů, hodinový signál je fixní (např. 10MHz) Fázový registr určuje aktuální fázi (0-360 ) a odpovídající adresu v paměti průběhu Fáze se pokaždé zvyšuje o fázový inkrement (Delta Phase): čím menší inkrement, tím pomaleji se prochází cyklem průběhu v paměti => nižší výstupní frekvence. Čím vyšší inkrement, tím vyšší frekvence Změna frekvence je triviální = jeden zápis do registru inkrementu, navíc fáze je spojitá i po změně DAC běží fixní (maximální) rychlostí, výstupní rekonstrukční LP filtr potlačuje vyšší složky (aliasy) Často lze v paměti uložit i uživatelské průběhy (částečná Arbitrary funkčnost)

29 Nevýhody DDS Které konkrétní body z paměti se čtou, záleží na inkrementu. Je obtížné predikovat, které body budou použity v DAC. Inkrement (PIR neboli Delta Phase) může být velmi malý pak se několikrát použije stejná adresa (stejný bod průběhu) Je-li inkrement velký, některé body se přeskakují navíc v následujících cyklech se mohou použít jiné body než v předchozím. To může vadit, je-li třeba konzistentně generovat drobné poruchy v signálu (reprezentované málo body v paměti) Principiálním důsledkem DDS technologie je třas fáze signálu (jitter) několik následujících realizací průběhu může mít pokaždé jinou fázi Phase truncation harmonics chyba zavlečená přeskakováním vzorků: PTH = -20.log 10 (N pts ) dbc (čím delší vlna, tj. počet bodů v paměti N pts tím menší zkreslení) Problémy lze odstranit použitím truearb generátoru (- ale mnohem dražší) nebo pokročilou technologií předzpracování signálu jako Trueform (Agilent)

30 Příklad DDS AFG generátoru Agilent 33120a Technologie ~ MHz (sine), 40 MSa/s (fixed), 12bit x points Vnitřní rozlišení PIR 48bitů => vnitřní krok frekvence = F clk /2 48 = 142nHz Vertikální rozlišení 12bit => 74dBc ~ noise floor Výstupní filtr: Pro sinus: eliptický filtr 17MHz 9.řádu jinak: Besselův filtr 10MHz 10.řádu (pomalejší roll-off, ale lineární fáze pro zachování tvaru) Obr.: Agilent

31 Příklad DDS AFG generátoru Agilent 33120a Možnosti modulace: AM, FM, FSK, Sweep, Burst Interní (zabudovaným průběhem) nebo uživatelským (import po GPIB nebo RS232) Pro modulaci se používá sekundární, méně výkonný zabudovaný AWG pts, 8-bit, variable point clock (nikoliv DDS) Změna nastavení (i f MOD ) znamená přepočítání uložené vlny (nová interpolace) AM: Modulation Hlavní DDS (nosná) Variable point clock Analog multiplier FM: Modulation data Carrier data (nosná) DSP obvody (součást DDS) Obr.: Agilent

32 Příklad DDS AFG generátoru Agilent 33120a Specifikace (výtah): Sinus 100 uhz 15 MHz (resolution 10uHz) Ramp 100 uhz 100 khz Arb: pts: 100 uhz 5 MHz pts: 100 uhz 200 khz Sinusová spektrální čistota: Harmonics: DC-20kHz: -70dBc 20 khz khz: -60dBc 100 khz - 1 MHz: -45dBc 1 MHz - 15 MHz: -35dBc THD (DC-20kHz): < 0.04% Spurious: (DC to 1 MHz): < -65dBc (> 1 MHz): < -65 dbc + 6 db/octave Fázový šum: < -55 dbc v pásmu 30 khz Obr.: Agilent Squarewave (obdélník): Rise/fall time: < 20ns Overshoot: < 4% Duty cycle: 20-80% Výstup: 50 mvpp 10 Vpp Přesnost (1kHz): +/- 1% Flatness (rovnoměrnost amplitudy): < 100 khz: 1% (0.1 db) 100 khz to 1 MHz: 1.5% (0.15 db) 1 MHz to 15 MHz: 2% (0.2 db) pro Ampl >3Vrms

33 TrueArb AWG Proměnná hodinová frekvence (ne DDS) Složitější obvody a výstupní filtrace Nutno pečlivě plánovat průběhy (obvykle import ze SW editoru průběhů) + umožňuje maximální variabilitu Sekvencér umožňuje statické i dynamické řazení segmentů průběhu (nutnost pro komplexní testy zařízení) Pro IQ-modulaci: Obr.: Agilent (The ABC of Arbitrary Waveform Generation)

34 Sekvenování Dlouhá paměť vzorků umožňuje realizovat rychlé vzorkování (a tudíž detaily průběhu) a zároveň dlouhé průběhy s variacemi signálu (vf + nf) Pro testování složitých systémů je třeba velmi dlouhých průběhů nepraktické (a někdy nemožné) definovat dostatečně dlouhý průběh (rychlé změny a dlouhá opakovací frekvence) Používání sekvencí s operacemi: smyček, skoků, počitadel průchodů, vyhodnocení externích událostí (podobně jako v počítačovém programu). Paměť sekvencí odlišná od paměti vzorků. Možno vytvořit sekvence s mnohokrát opakovanými částmi průběhu a několika atypickými segmenty (např. řídce se vyskytující chyby v mnoha normálních datech) Obr.: Tektronix App. Note: XYZ of Signal Generators

35 Příklad AWG Agilent 81180B Technologie ~ GHz IQ modulation BW, nebo přímo RF 1.5 GHz 10 MSa/s 4.6 GSa/s, 12bit x 16 Mpoints (až 64 Mpts) 2 diferenční kanály (lze i jako 4 kanály) Externí hodiny: 10 MHz nebo 100 MHz Až průběhů (také zabudované standardní průběhy) Sekvenční tabulka: až 49 tis. kroků Smyčky: až 16 M segmentů, až 1 M sekvencí Obr.: Agilent

36 AWG - sekvence Agilent 81180B Obr.: Agilent

37 Příklad Trueform AFG/AWG Agilent 33500B Technologie ~ 2012 (vylepšená DDS) 30 MHz BW 1 usa/s MSa/s, 16bit x 1 Mpoints (až 16Mpts) 1-2 kanály Vybrané modely umí Arb 512 kroků sekvencí PRBS (pseudorandom bit sequence PN7 - PN23) IQ výstupy Obr.: Agilent

38 Technologie Trueform (Agilent) + Zachovává jádro DDS (se všemi výhodami) Ale: mezi pamětí a DAC běží v DSP několikanásobnou rychlostí interpolátor (oversampling + LP + decimace) Pokud žádaná hodnota fáze padne mezi vzorky v paměti, použije se interpolovaná hodnota U DDS může jitter dosáhnout až 1x Ts U Trueform je jitter omezen na 1x T oversample << Ts Obr.: Agilent Tech. White Paper publ EN

39 DDS x Trueform stejná data Obr.: Agilent

40 DDS x Trueform stejná data DDS: jitter 54 ps Trueform: jitter 4.1 ps Obr.: Agilent

41 Generátory s nízkým zkreslením Požadavek: nízké THD - obvykle cca -100dB a lepší Realizace: generátory využívající RC oscilátor generátory využívající ČA převodník

42 Požadavek: nízké zkreslení Parametry, které se udávají zkreslení: a) THD - Total Harmonic Distortion - popisuje celkové harmonické zkreslení) - je dáno poměrem výkonů vyšších harmonických složek ku základní harmonické Kde H i je efektivní hodnota i-té harmonické složky. - THD se obvykle vyjadřuje v db: - pokud jsou harmonické složky uvedeny v db, je nutné je před výpočtem THD převést užitím vztahu b) celkové zkreslení THD( ) = zahrnuje i subharmonické (SHj) a významné neharmonické složky (tzv. spurious Sk) H H 3 + L+ H H n THD( db) = 20 log THD( ) H Hi ( db) = 20log H TD( db) = 20log i FS ( V ) ( V ) n 2 2 H i + SH j + i= 2 j 2 H1 k S 2 k

43 Určování míry zkreslení generátoru Přímé měření spektrálním analyzátorem není obvykle možné pro tento případ obvykle nemají spektrální analyzátory dostatečné dynamické rozsahy. Je nutné potlačit základní harmonickou generovaného signálu pomocí pásmové zádrže. Generátor 1 Spektrální analyzátor PZ 2 1. Generátor se nastaví na frekvenci odpovídající použité pásmové zádrži 2. Přepínač se přepne do polohy 1, na spektrálním analyzátoru se nastaví úroveň vstupního signálu 0 db. 3. Přepínač se přepne do polohy 1, frekvence generátoru se dostaví tak, aby základní harmonická byla co nejvíce potlačena. 4. Změří se vyšší harmonické složky (je třeba respektovat, že pásmová zádrž částečně potlačí i druhou resp. třetí harmonickou - je nutná korece).

44 a) Realizace s RC oscilátorem Dva základní bloky: blok generování signálu laděný obvod složen ze dvou odporů a dvou kondezátorů zapojeních jako T-článek blok stabilizace amplitudy signálu Typický příklad: KROHN-HITE 4402B Obr.: Krohn-Hite

45 b) S DDS generátorem Struktura: generovaní signálu s použitím přímé číslicové syntézy DDS (Direct Digital Synthesis) ČA převodník s vysokým rozlišením kaskáda filtrů (obvykle dolní propust druhého řádu), které slouží k potlačení rušivých složek vyšších harmonických. generovaní signálu s použitím přímé číslicové syntézy kaskáda filtrů Výstupní výkonový zesilovač a útlumový člen ČA převodník s vysokým rozlišením Synchronizace Výhody: Přesné nastavení kmitočtu (krystal), možnost synchronizace Nevýhody: Obvykle vyšší neharmonické složky popř. fázový šum (krátkodobé kolísání kmitočtu) - jitter

46 b) DDS generátor Stanford Reasearch Systems DS360 Function Generator 10 mhz khz (přesnost 25 ppm) <-100 dbc distortion (do 20 khz) Sinus, obdélník, bílý šum, růžový šum 20 µvpp - 40 Vpp 10 MHz ref. input THD vs. f Obr.: Stanford Research Systems

47 VF generátory harmonického signálu Rozdělení podle principu 1. Signální generátory pracující na heterodynním principu, kde je modulace aplikována na mezifrekvenční signál a potom převeden do požadovaného frekvenčního pásma 2. Signální generátory s přímou modulací pomocí IQ modulátoru. Výhody a nevýhody: Heterodynní architektura snadněji vytváří signály (směšovačem), avšak vyžaduje filtrování signálu na výstupu směšovače pro získání požadovaného signálu (pásma). Tzv. architektura modulace direct-at-rf zjednodušuje RF konverzi, ale vyžaduje širokopásmový IQ modulátor.

48 Signální generátory na heterodynním principu Generování nosné přeladitelné LC oscilátory krystalem řízené oscilátory s nastavením kmitočtu pomocí PLL Přepínání frekvenčních rozsahů Laditelný VF osc. Tvarov. obvod Čísl. dělič kmitočtu Amplitud. modulátor Laděný filtr ŠZ Zdroj ladícího napětí U ladící FM Měření frekvence výstupního signálu GMN AM Čítač Měření úrovně výstupního napětí VA Nastavení frekvence Nastavení úrovně modulace VÝSTUP 50 Ω

49 Syntezátory RF frekvencí Rozsahy např GHz 20 GHz: CW continuous wave, stálá vlna (LO pro downconvertery při testech přijímačů, LO pro testy směšovačů, LO pro upconvertery) Sweepers přelaďované: fstart fstop (testování filtrů, zesilovačů, kompresní testování (gain vs. power)) Signal gen. signálové generátory (testování Dopplerovských radarů, simulace radarových cílů, skenu antény, )

50 Příklad RF syntezátoru Agilent 83731B Technologie ~ Obr.: Agilent Rozsah f = 0.01 GHz 20 GHz, výstup do +10 dbm Harmonics < -55 dbc Modulace (interní): lin. AM, log. AM, high-index FM (radar chirp), FM, pokročilé pulsní (dublety simulace dvou radarových cílů blízko sebe, scan modulace = rotující anténa)

51 RF syntezátor regulace výkonu ALC automatic level control Interní (měří se výkon na výstupním konektoru) Externí diodou Externím měřičem výkonu Obr.: Agilent

52 Principy syntezátorů Několik přístupů: vždy základem referenční oscilátor např. 10 MHz Direct synthesis (nikoliv DDS), přímá syntéza vytváří se sada zdrojových frekvencí a jejich kombinacemi se vytváří cílová frekvence. HW náročné, složité, drahé. Indirect synthesis, nepřímá s. pomocí PLL, phase locked loop, fáz. závěsu Fractional-N synthesis, neceločíselná syntéza k dosažení jemnějšího rozlišení frekvence, PLL běží na neceločíselném násobku f clk, nutné doplňkové triky (složitější), ale univerzálnější

53 Indirect synthesis, nepřímá syn. Zde jen nejjednodušší varianta VCO napětím řízený osc. 10 MHz 13 MHz 1/10 Dělitel (13) 1/13 Progr. dělička 1 MHz Fázový detektor Smyčkový filtr

54 jemné nastavení frekvence DDS 8-24 MHz dělička 16: MHz nastavení frekvence VCO1 termostat OCXO 100 MHz PP MHz PLL1 DP GHz AM PIN ATT DP MHz dělička 64:1 PLL2 DP VCO2 FM 1.48 GHz pevná frekvence 1.48 GHz 1.48 GHz proměnná frekvence GHz f1 f2 fv DP 18 db 14 db 14 db 0-1 GHz ATT ATT 0-30 db 0-56 db ATT 0-56 db RF OUT 50 Ohm 1000 MHz fv = ( 1.48 až 2.48 ) GHz = 0 až 1 GHz 2 X 1-2 GHz nastavení výkonu

55 Signální generátory s přímou modulací pomocí IQ modulátoru Blokové schéma v případě IQ modulátoru je v dokumentacích výrobců často značeno jako signal flow (příklad: Rohde & Schwarz SMU200A). Obr.: Rohde & Schwarz

56 Vector Signal Generator Rohde & Schwarz SMU200A 100 khz - 6 GHz I/Q modulator: 200 MHz RF bandwidth Obr.: Rohde & Schwarz

57 Vector Signal Generator 44 GHz Agilent E8267 Obr.: Agilent

58 Poznámky: Impairment generation. Slouží ke generaci signálu, jako by prošel nebo byl generován zařízením s příslušnou chybou. Upravena jsou číslicová data před uložením do paměti. Nejčastěji se implementují tyto nedokonalosti: fázový šum, tepelný šum, průnik signálu z vedlejších kanálů, nedokonalosti IQ modulátoru (imbalance - nestejný zisk v obou větvích, quadrature error - fázový posun jiný než 90 ). Obslužný software aplikace. grafická prostředí, které uživatele vedou pře tvorbě nového signálu a jeho rozkladu do kvadraturních složek, existují knihovny pro práci např. s Matlabem, aplikace umožňující generovat velké množství analogových i číslicových modulací a standardů, např. standard mobilních komunikací 2G, 2.5G, 3G, a WLAN, běžný harmonický signál CW, multitón, burst, PSK, QAM, FSK, MSK, FM a další.

59 Pulsní generátory Generují posloupnost pravoúhlých (v ideálním případě) nebo lichoběžníkových pulsů s nastavitelnými parametry: - amplitudou A, - frekvencí f (nebo periodou T), - činitelem plnění t+/t (angl. duty factor), - dobou náběhu tn (nebo je zaručeno, že tn < tn,max) - dobou doběhu td (nebo je zaručeno, že td < td,max) - zpožděním proti okamžiku spuštění, u A 0,9 A 0,5 A Př T Zaručované parametry: t + t - - max. hodnota překmitu Př - max. hodnota podkmitu Pd 0,1 A 0 t N t S Pd t

60 Základní blokové schéma VNITŘNÍ GENERÁTOR ZPOŽDĚNÍ ŠÍŘKA STRMOST HRAN ss SLOŽKA VNĚJŠÍ SPOUŠTĚNÍ SPOUŠTĚCÍ SIGNÁL Nejjednodušší generátory - pouze kladné pulsy. Dokonalejší umožňují nastavení stejnosměrného ofsetu. Možnost generovat definované skupiny pulsů (pattern generators),

61 Delay/Pulse/Pattern generátor Stanford Research Systems DG645 4 pulse outputs - 8 delay outputs (opt.) <25 ps rms jitter, Trigger rates to 10 MHz, Fast transition times (<2 ns), Precision rate generator, Ovenized or Rb timebase (opt.) Obr.: Stanford Research Systems

62 Zrychlení hran Pro TRISE < 100 ps step recovery diode Podobně nutné u TDR aplikací (reflektometrie) Obr.: Stanford Research Systems

63 Agilent 81130A Pulse pattern gen. 1kHz 400MHz 1-2 kanály, difer. výstupy, nastavení hran 800ps-1.6ns Lze i data (+paměť sekvencí) a PRBS Agilent 81134A 15MHz 3.5GHz 1-2 kanály, difer. výstupy, nastavení hran 60ps-120ps Lze i data: paměť 12Mbit (+paměť sekvencí) a PRBS Obr.: Agilent

64 Datové, logické generátory Pulse pattern gen. série pulsů s definovaným tvarem, někdy bez informačního obsahu, malý počet výstupů Data timing gen. simulace datových proudů např. ze zatím chybějících zařízení -větší počet výstupů: 8, 16, 32 (kombinací synchr. jednotek až 96) - podobně jako AWG dovolují generovat velké množství dat včetně sekvencí a podmíněných smyček záznamů. Obsahují generátor adres, rozsáhlou paměť vzorků (zde binárních), ale bez DAC - Na rozdíl od AWG jsou jen dvoustavové (log. 0, log. 1), je ale možné změnit úroveň výstupu (jen staticky) např. pro stress testy podpětím logiky také dovolují jemné (<ps) nastavení hran např. pro simulaci jitteru, volbu rychlosti náběžných hran apod. - agregace skupin signálů do skupin (např. DATA, ADDRESS, CTRL) a společné nastavování vlastností pro celou skupinu

65 Příklad Tektronix DTG5334 rychlost 3.35 Gb/s, delay resolution 0.2 ps, 1-96 kanálů (3 přístroje x 32kan.), modulární výstupy (podle typu logiky) Paměť 64 Mb na kanál Obr.: Tektronix App. Note: XYZ of Signal Generators

66 Typy binárních (logických) výstupů Formáty signálů: NRZ (Non return to zero) DNRZ (Delayed NRZ) RZ (Return to zero) R1 (Return to 1) PRBS = pseudorandom bit stream / PRWS pseudorandom word stream Obr.: Agilent

67 PRBS generování pseudonáhodných dat PRBS pseudorandom bit sequence je generovánaa lineárním zpětnovazebním registrem délky N s nastavitelnými zpětnovazebními (xor) odbočkami. Z posledního bitu registru se odebírá PRBS. Při správném nastavení vzniká sekvence délky 2 N -1 Obr.: Agilent Některé konfigurace jsou normalizované např.: Binární polynom X 9 + X generuje posloupnost délky a odpovídá doporučení CCITT 0.153/ITU-T V.52