Signalgeneratoren sind in der Elektronik und Kommunikationstechnik eine der wichtigsten Technologien. Sie werden verwendet, um unterschiedliche Arten von Signalen und Frequenzen für verschiedene Zwecke wie Tests, Fehlerbehebung und Design zu erzeugen. Während ein Standard-Signalgenerator Signale mit variabler Amplitude, Frequenz und Form erzeugt, gibt es heute verschiedene Arten von Signalgeneratoren auf dem Markt. Je nach Typ variieren Funktionen, Betrieb und Anwendungen. Einige Signalgeneratoren haben spezifische Verwendungszwecke wie die Modulation von Sprache oder die Erzeugung von elektronischer Tanzmusik (EDM).
Obwohl der grundlegende Signalgenerator immer noch weit verbreitet ist, hat er sich im Laufe des letzten Jahrhunderts enorm weiterentwickelt. Hier werfen wir einen Blick auf einige der gängigsten Arten von Signalgeneratoren und ihre Anwendungen. Wir werfen auch einen Blick auf einen der führenden Hersteller.
Standard-Signalgeneratoren
Dies ist die häufigste Klasse von Signalgeneratoren, die sowohl wiederholende als auch nicht wiederholende Wellenformen verschiedener Amplituden und Formen erzeugen. Sie sind weltweit weit verbreitet und werden auch für Bildungszwecke eingesetzt, z.B. an Universitäten, um Elektronik zu unterrichten.
Arbiträrer Wellenformgenerator
Dies ist ähnlich wie ein Standard-Funktionsgenerator, mit Ausnahme verschiedener Formen wie Sägezahn, Schritt, Impuls und Dreieckswellen, niedriger Bandbreite und begrenztem Frequenzbereich. Da sie eine Vielzahl von Formen ermöglichen, werden sie in Designanwendungen eingesetzt. Im Vergleich dazu erzeugt ein Funktionsgenerator nur Sinuswellen.
Radiofrequenz (RF) Signalgenerator
Ein weiterer gängiger Typ von Signalgenerator, der verwendet wird, um Signale in einem bestimmten Bandbreitenbereich zu erzeugen. Der Bereich eines typischen RF-Signalgenerators reicht von 10 kHz bis 6 GHz und hat ähnliche Anwendungen wie die beiden zuvor genannten. Allerdings ermöglichen Größe und Einsatzgebiet eine Vielzahl von Anwendungen wie GPS, Rundfunk, Radar, Satelliten usw. Sie erzeugen in der Regel zwei Arten von Signalen: analoge und digitale. Die digitalen Signalgeneratoren (auch als Vektorgeneratoren bezeichnet) sind relativ neu und bieten den Bedienern viele weitere Funktionen.
Einige speziell entwickelte RF-Signalgeneratoren können sogar über das Standardlimit von 6 GHz hinausgehen. Die Lucid-Serie von Tabor ist zum Beispiel eine Reihe verschiedener Module, die in der Lage sind, analoge Signale von bis zu 12 GHz zu erzeugen. Sie sind bekannt für ihre hohe Schaltgeschwindigkeit, Kompatibilität mit modernen Programmiersprachen wie Python und MATLAB sowie ihre benutzerfreundlichen Schnittstellen. Tabor stellt solche Signalgeneratoren auch in portablen, für den Laborbetrieb geeigneten und für die Rackmontage geeigneten Formen her.
Ein RF-Signalgenerator unterscheidet sich von einem Mikrowellengenerator nur in Bezug auf den Frequenzbereich. Ein Mikrowellensignalgenerator kann Signale von bis zu 20 GHz erzeugen.
Funktionsgenerator
Ein Funktionsgenerator ist die häufigste Art von Signalgenerator. Er erzeugt einfache wiederkehrende Wellenformen mit variablen Amplituden und Frequenzen. Er verwendet einen Schaltungsgenerator und einen elektronischen Oszillator, um Signale zu erzeugen, die als Reize für Test- und Designzwecke dienen. Ein gutes Beispiel für seine Anwendung ist die Fehlerbehebung einer Leiterplatte.
In einigen Signalgeneratoren gibt es eine Funktion zur Modulation, die es den Benutzern ermöglicht, die Amplitude und Form zu ändern. Andere haben digitale Signalprozessoren, Synthesizer und Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Verbesserung der Leistung.
Signalgeneratoren mit speziellen Anwendungen
Diese Typen haben sehr spezifische, begrenzte Anwendungen. Im Gegensatz zu den oben aufgeführten Signalgeneratoren für allgemeine Zwecke führen diese meistens eine einzelne Funktion mit viel Unterstützung für Variationen in Frequenz, Amplitude, Verzögerungen und Formen durch.
Impulsgeneratoren
Auch als Logikimpulsgeneratoren bekannt, erzeugen sie Impulse mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden. Sie werden hauptsächlich für Test- und Fehlerbehebungszwecke eingesetzt, wo sie als Reize für Schaltungen und andere elektronische Geräte dienen. Impulsgeneratoren sind selten, da die meisten anderen Generatoren von heute in der Lage sind, Impulse zu erzeugen. Der Kauf eines einzelnen Impulsgenerators ist nicht wirtschaftlich.
Videosignalgeneratoren
Ähnlich wie ein Audiosignalgenerator erzeugt ein Videosignalgenerator videografische Wellenformen. Er wird hauptsächlich für Testzwecke eingesetzt und kommt bei der Prüfung von Fernsehern, Videospielen und videobasierten Produkten (Filmen) zum Einsatz.
Es können sowohl Composite- als auch Monochromsignale erzeugt werden, was sie wiederum in zwei Typen unterteilt. In einigen Videosignalgeneratoren gibt es eine zusätzliche Funktion zur Erzeugung von Audiosignalen.
Digitale Muster-Generatoren
Speziell für die Prüfung digitaler Schaltungen entwickelt, erzeugen sie ‘digitale Elektronikreize’, die einer Sinuswelle ähneln. Die Ähnlichkeit besteht darin, dass sie in der Lage sind, zwei Zustände zu erzeugen, einen hohen und einen niedrigen Zustand. Sie ahmen die Funktion eines Spannungssignals nach (mit Höhen und Tiefen) und dienen als Reize für Tests und Fehlerbehebung.
Digitale Muster-Generatoren sind in der Lage, Spannungsniveaus zu erzeugen, die mit einer Vielzahl von digitalen Ein-/Ausgangssystemen wie TTL, LVDS und LVCMOS kompatibel sind.
Sie werden oft mit Impulsgeneratoren verwechselt. In Wirklichkeit unterscheiden sie sich in ihren Funktionen und Fähigkeiten. Digitale Muster-Generatoren sind sowohl als eigenständige als auch als Erweiterungseinheiten erhältlich und werden weit verbreitet zur DAC-Anregung, zur Fehlersuche in Embedded-Systemen und zur DPS-Hardwareanregung eingesetzt.
Signalgenerator-Software
Alle oben beschriebenen Typen sind hardwarebasiert. Es gibt jedoch auch Softwareanwendungen, die über Ausgabegeräte beliebige Wellenformen erzeugen. Beispielsweise werden Audioanwendungen in der Audiobranche verwendet (heruntergeladen und auf einem Computer installiert), um Reize zu erzeugen und sie über eine Soundkarte zu übertragen. Diese Karte wird dann mit einem gewünschten Test- oder Eingabegerät verbunden.
Solche computergestützten Signalgenerator-Softwareanwendungen werden weltweit von Herstellern verkauft, sind aber Teil einer Nische.
Ein Signalgenerator und ein Oszilloskop sind integraler Bestandteil jeder Elektroniktest- und Designeinheit. Ohne sie wäre es schwierig, andere elektronische Geräte zu testen und Fehler zu beheben sowie neue Technologien zu entwickeln. Signalgeneratoren sind äußerst effizient und erfordern wenig Wartung, was sie automatisch zu wertvoller Ausrüstung in der Elektronikwelt macht. Aus diesem Grund ziehen es Ingenieure vor, sie von bekannten Herstellern wie Tabor zu kaufen, die fortschrittliche Desktop-Module und tragbare Signalgenerierungssysteme herstellen. Ihre Lucid-Serie ist branchenführend und bietet eine außergewöhnliche Vielfalt an Funktionen.
Während die oben genannten neun Typen die gängigsten Signalgeneratoren sind, gibt es auf dem Markt viele weitere Variationen. Benutzer müssen die Websites und Bestände der Hersteller erkunden, wenn sie spezifische Verwendungszwecke haben.
References:
