magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

33600A Series webA Trueform hullámforma-generálási technoló­gia az Agilent Technologies innovációja, amely kizárólag az Agilent 33600A and 33500B sorozatú Trueform hullámforma-generátorokban valósul meg. A Trueform technológia mérhető előnyökkel rendelkezik a hullámforma-előállítás korábbi módszerihez képest.

.

 

A Trueform előnyei között a legfontosabbak egyike a hullámforma jelentősen kisebb jittere[1], amely a vizsgálati eredmények bizonytalanságát csökkenti, továbbá az a tény, hogy az előállított jelalak valódi reprezentációja, nem pedig közelítése az elméleti hullámalaknak. Ebben a bevezető cikkben bemutatjuk a Trueform-technológiát, és összehasonlítjuk a hullámforma-generálás más módszereivel, a PPC- (Point-Per-Clock) és a DDS- (Direct Digital Sythesis) eljárásokkal.

A Trueform-technológia összehasonlítása a PPC-módszerrel

Egy hullámforma előállításának elméletileg legegyszerűbb módja, hogy a hullámforma időfüggvényének egymás után következő pontjait (egyenlő időközönként vett digitális mintaértékeit – a Szerk. megj.) egy memóriában tároljuk, majd a pontokat rendre egymás után – egy órajel által meghatározott gyakorisággal – kiolvassuk, és egy digitál/analóg átalakítóra vezetjük. Miután az utolsó pontot is kiolvastuk, a generátor visszaugrik a memória kezdőcímére, és elkezdi a következő periódus előállítását. Ezt néha PPC-módszernek is nevezik.
Még ha ez a módszer első ránézésre a hullámforma-előállítás leginkább intuitív módszerének tűnik is, két lényeges hátránya van. Először: a hullámforma frekvenciájának vagy mintagyakoriságának megváltoztatásához az órajel frekvenciáját kell megváltoztatni, és egy jó minőségű, alacsony zajszintű, változó frekvenciájú óragenerátor jelentősen növeli a műszer bonyolultságát, következésképpen pedig a gyártási költségeit. Másodszor: mivel a D/A-konverter lépcsőjelszerű kimeneti jelalakja nemkívánatos, a kimeneten bonyolult analóg szűrőelemekkel érhetjük el a „lépcsők” kisimítását. Ezt a módszert – bonyolultsága és költségnövelő hatása miatt – főleg a felső kategóriás hullámforma-generátorokban használják.   

A Trueform-technológia összehasonlítása a DDS-módszerrel

A DDS fix frekvenciájú órajelet és egyszerűbb szűrőáramkört használ, ezért olcsóbb a PPC-eljárásnál. A DDS-ben egy fázisösszegzőben (akkumulátorban) adódik annak kimeneti jeléhez minden órajelnél egy növekmény, az akkumulátor kimenete pedig a generált hullámforma fázisát jelképezi. A kimenőjel frekvenciája arányos a növekmény nagyságával, ezért a kimenőjel frekvenciáját könnyen lehet változtatni az órajel frekvenciájának változtatása nélkül. Az akkumulátor kimenetét a fázisadatból amplitúdóadattá alakítják át, amelyhez egy áttekintő táblát[2] használnak.
A fázisakkumulátor elve lehetővé teszi, hogy a DDS-megoldásban fix órajelet használjanak, ráadásul az órajelnél nagyobb mintasebességű jelek előállítására. Ezért a DDS-nél nem minden tárolt mintapont vesz részt a kimeneti hullámforma előállításában. Más szavakkal, a DDS nem használja fel a hullámforma-memóriában tárolt összes függvénypontot, de ennek ellenére meglehetősen jó közelítést állít elő. Ám mivel a kimenő jelalak csupán közelítés, a hullámforma bizonyos változásokat szenved. A DDS előre meg nem határozható módon hagy ki vagy ismétel meg mintákat a tárolt elméleti hullámformából. Ha a legjobb esetet tételezzük is fel, ez járulékos jitternövekedést, a legrosszabb esetben komoly jeltorzítást is okozhat. A hullámforma finom részletei részben vagy teljesen kimaradhatnak a kimeneti jelből.
Az Agilent Trueform technológiája jelenti a hullámforma-generálás következő fejlődési lépését. A Trueform az eddig ismertetett két módszer legjobb tulajdonságait egyesíti. Előre jelezhető, kis zajszintű hullámformát ad függvénypontok kihagyása nélkül, mint a PPC-technológia, és mindezt a DDS-technológia alacsony árszintjén.
A Trueform egy szabadalmaztatott „virtuálisan változtatható” óragenerátort alkalmaz továbbfejlesztett szűrési módszerekkel annak érdekében, hogy a belső, virtuális órajel a kimeneti jel változó frekvenciájához alkalmazkodhasson. A következő fejezetekben bemutatunk néhányat a Trueform-hullámforma előállítás előnyeiből a DDS-hez viszonyítva.

 

 33500B-fig1 web

1.ábra A 33500B sorozatúTrueform-hullámforma-generatorkimeneti jelének spektruma

 

33500B-fig2 web

2. ábra Egy DDS-alapú hullámalak-generátor harmonikusai 

 

33500B-fig3 web

3.ábra Jittermérés a 33500B sorozatú Trueform-genetátor jelén

Javított jelintegritás

A Trueform DDS-el szembeni legfontosabb előnyeinek egyike a minden ponton jobb jelintegritás. Mindez igen jól látható a frekvenciatartományban a spektrumok, az időtartományban pedig a jitter összehasonlításával. Az 1. és 2. ábra egy-egy 10 MHz-es szinuszhullám spektrumát mutatja. Az előbbit Trueform-, az u­tóbbi DDS-technológiával állították elő.
Ideális körülmények között egy szinuszhullám spektrumában csak az alapfrekvencián található jel, a harmonikusokon nem. A valóságban azonban nem ez történik, ezért a legtöbb, amit célul tűzhetünk ki az, hogy a harmonikusok legyenek olyan kis intenzitásúak, amennyire az egyáltalán lehetséges. Az 1. és 2. ábrán a képernyő jobb felső sarkában olvasható le, mekkora (dB-ben kifejezve) a második harmonikus intenzitása az alapharmonikuséhoz képest. Látható, hogy a Trueform-műszerrel előállított jel második harmonikusa 5 dB-lel kisebb a DDS-műszer második harmonikusánál. A DDS spektrumában ezenkívül a negyedik és ötödik harmonikus is láthatóan kiemelkedik az alapzajból, és végül a DDS-spektrum negyedik és ötödik harmonikusa között még egy „nem harmonikus” komponenst is felfedezhetünk.
Ha a két módszert a jittermérés módszerével is összehasonlítjuk, a Trueform előnye még szembeötlőbb. A további ábrákon egy 10 MHz-es impulzusjel jittermérésének eredményeit ábrázoltuk egy jó minőségű oszcilloszkóppal. Az oszcilloszkóp nézetét az impulzusjel felfutó élére fókuszáltuk annak érdekében, hogy láthatóvá tegyük az elméletileg periodikus impulzusjel felfutó élének időbizonytalanságát. Mindegyik ábrán piros körrel jelöltük meg a felfutó él időbizonytalanságának normális eloszlásából számítható effektív (RMS-) jit­terértéket. A 3. ábrán a Trueform-generátorral előállított periodikus impulzusjel jittermérésének eredményeit láthatjuk.

 

33500B-fig5 web

4. ábra Egyedi hullámforma összehasonlítása 50 kHz ismétlődési frekvenciánál a 33500B-sorozatú Trueform-hullámalak-generátornál (sárga) és egy DDS-alapú hullámforma-generátoron (zöld)

 

33500B-fig6 web

5. ábra Egyedi hullámforma összehasonlítása 100 kHz ismétlődési frekvenciánál a 33500B-sorozatú Trueform-hullámalak-generátornál (sárga) és egy DDS-alapú hullámforma-generátoron (zöld)

 

33500B-fig7 web

6. ábra Egyedi hullámforma összehasonlítása 200 kHz ismétlődési frekvenciánál a 33500B-sorozatú Trueform-hullámalak-generátornál (sárga) és egy DDS-alapú hullámforma-generátoron (zöld)

Állítsa elő pontosan azt a jelet, amire szüksége van

Amint azt korábban említettük, a DDS fix órajelet és egy fázisösszegző akkumulátort használ, amelynek működése nem garantálja, hogy a hullámforma minden pontja, minden apró részlete megjelenik a generátor kimeneti jelében. Minél nagyobb a frekvencia, annál több „hézag” keletkezik a kimeneti hullámformában az ideális, minden mintát tartalmazó jelperiódushoz képest. A Trueform viszont minden hullámformapontot felhasznál, tekintet nélkül a frekvenciára vagy a mintavételi gyakoriságra. Ez különösen akkor válik kritikus fontosságúvá, amikor a hullámformában olyan apró részletek vannak, amelyek lényegesek a vizsgálat szempontjából. A példa kedvéért előállítottunk egy egyedi hullámformát, amely egy impulzusból és az impulzus tetején hét, csökkenő amplitúdójú „tüskéből” áll. Ezután a hullámformát egy Trueform-hullámalak-generátorba és egy DS-elven működő, egyedi hullámalakok előállítására is képes generátorba töltöttük be. Először a hullámformát 50 kHz-es ismétlődési frekvenciával játszottuk le mindkét generátoron. Az eredményt oszcilloszkóppal rögzítettük (4. ábra. A sárga diagram a Trueform-, a zöld pedig a DDS-generátor kimenőjele.) Az ábrán azt látjuk, hogy 50 kHz ismétlődési frekvenciánál mindkét generátor reprodukálta az impulzus tetejére ültetett hét „tüskét” is, de megfigyelhető, hogy a Trueform-generátor tűimpulzusainak magasabb az amplitúdója. A 5. ábrán ugyanezt a hullámformát generáltuk, de ezúttal 100 kHz-es ismétlődési frekvenciával. A Trueform-generátor 100 kHz-en is változatlanul reprodukálja mind a hét tűimpulzust, miközben a DDS-generátor kimeneti jelén már nyoma sincs ezeknek a tüskéknek. A 6. ábrán ugyanezt a vizsgálatot végeztük el, 200 kHz-es ismétlődési frekvenciával. Ezen az ábrán a a Trueform-generátor továbbra is reprodukálja az összes tűimpulzust, a DDS-generátor viszont, meglepő módon (miután 100 kHz-nél már teljesen „elvesztek” a tűimpulzusok), 200 kHz-nél ismét láthatóvá tesz a hétből hármat. Vegyük észre azonban azt is, hogy a három „megmaradt” impulzusnak sem örülhetünk maradéktalanul: időkoordinátáik nem esnek egybe az 50 kHz-nél láthatók egyikével sem. Ez a példa jól demonstrálja, hogy ha finom részleteket tartalmazó hullámformákkal dolgozunk, a DDS-generátorok nem megbízhatók.

 

Összegzés

A DDS-technológia a hullámfoma-generátorok korábbi generációjának standard megoldásává vált, amelynek az volt az oka, hogy olcsó alternatívát kínált a csúcskategóriás PPC-generátorok helyett. A DDS technológia fő hátránya, hogy – jitter és harmonikus zaj formájában egyaránt kimutatható módon – gyenge jelminőséggel reprodukálja a jelalakokat, és a hullámformát leíró táblázat pontjainak kihagyásával nem pontosan követi a programozott hullámalakot. Az Agilent által szabadalmaztatott Trueform-technológia képviseli a következő generációt a hullámforma-generátorok fejlődésében azzal, hogy a PPC minőségét ajánlja a DDS árkategóriájában. Ez azt jelenti, hogy a felhasználó kis jitterű kimeneti jelalakot kap, és minden esetben a programozott jelalakot kapja vissza. Az Agilent Trueform-technológiája egyesíti a DDS- és a PPC-architektúrák legkedvezőbb tulajdonsá­gait, és lehetővé teszi, hogy a felhasználó ezeket korlátozás nélkül elő­nyére hasznosíthassa. A Trueform-technológia kizárólagosan használt digitális mintavételi eljárása példátlanul jó minőséget eredményez ugyanazon az olcsó árszínvonalon, amelyet a DDS-hullámforma generátorai esetében megszoktunk. Az 1. táblázat a Trueform-technológia kiemelkedő tulajdonságait szemlélteti.  

 

1. táblázat

HTEST címlapsztori ME 2014 4-3 web

 

Az Agilent Technologies

Az Agilent Technologies Inc. a világ vezető elektronikusműszer-gyártója és -fejlesztője a kémiai analitikai eszközök, az élettudományok, a diagnosztika, az elektronika és a kommunikáció területén. A cég 20 600 alkalmazottja a világ több mint 100 országában szolgálja ki ügyfeleit. Az Agilent a 2013. pénzügyi évben 6,8 milliárd USD árbevételt ért el. További információért látogasson el a www.agilent.com weboldalra.
2013. szeptember 19-én az Agilent bejelentette, hogy az elektronikus mérőműszerek üzletágát önálló céggé szervezi ki. Az új cég neve Keysight Technologies, Inc. A tervek szerint a szétválás 2014. november elején fejeződik be.


Magyarországon az Agilent Technologies hivatalos disztribútora a H-TEST Hungary Kft.

 

[1]Jitter: periodikus jelek fázisbizonytalansága, „fáziszaj”. – A Szerk. megj.

[2]Az áttekintő táblázat (sokkal gyakoribb angol nevén Look UP Table – LUT) „programozható kombinációs hálózatként” működő memória: egy adott memóriacím megadásakor a betárolt memóriatartalmat (jelmintát) adja vissza „válaszfüggvényként”. A LUT-ot megvalósító memóriaelemként általában gyors hozzáférésű RAM-memóriát használnak. A LUT jelterjedési ideje a RAM olvasási hozzáférési idejével azonos. – A Szerk megj.

 

 

H TEST Hungary Kft.

9027 Győr, Gesztenyefa u. 4. I/3.
Tel.: + 36 96 999 262
Email: info@htest.hu
www.htest.hu

 

Még több H-TEST

 

Címkék: hullámforma