In questo articolo della Rubrica Firmware Reload vedremo come generare i segnali giusti per il vostro collaudo, un compito non sempre facile.
Introduzione
Le attività di debug su un dispositivo elettronico, così come quelle di ricerca e sviluppo, sono coadiuvate, come sappiamo, dall’uso di diversi strumenti di misura che facilitano tali attività rendendole più veloci ed efficienti. Le analisi compiute su un dispositivo prevedono test in cui sia necessario acquisire segnali tramite l’uso di strumenti come oscilloscopio, digitalizzatore piuttosto che Spectrum Analyzer. E' frequente, tuttavia, la necessità di stimolare il dispositivo introducendo segnali noti per la generazione dei quali è necessario usare un apposito strumento o Generatore di Segnali.
Tali segnali, o funzioni per il fatto che a ciascuno di essi è associata una funzione matematica, simulano la presenza di dispositivi o componenti necessari per il corretto sviluppo del progetto procedendo con un metodo basato sulla preferenza verso la simulazione più veloce ed economica. La complessità del progetto e del test è direttamente proporzionale a quella dei segnali da generare, comuni come i clock o i semplici segnali audio o complessi come i flussi di dati seriali.
Figura 1: WaveStation 2012
Gli strumenti disponibili per assolvere a questo compito sono quindi da considerarsi complementari a quelli necessari per acquisire i segnali e con essi hanno condiviso lo sviluppo tecnologico passando da segnali a bassa frequenza a segnali con larghezza di banda e complessità sempre maggiori. L’avvento del digitale che ha stravolto il mondo della misura ha quindi interessato e cambiato il volto dei generatori in grado oggi di fornire segnali analogici, digitali, a bassa o alta frequenza sino a quelli caratteristici dei protocolli di comunicazione. Proprio la natura del segnale generato identifica il generatore: Generatore di Funzioni, arbitrarie o meno, Generatore di Impulsi, Generatore RF per citare alcuni esempi. Caratteristica comune alle diverse tipologie è la capacità di riprodurre dei segnali noti rispettando le caratteristiche fondamentali degli stessi, legate a funzioni matematiche nel caso di forme d’onde note, a una loro combinazione o alla possibilità di crearli in maniera del tutto arbitraria per via grafica o numerica.
Diventa quindi fondamentale un dispositivo in grado di produrre un segnale quanto più fedele a quello reale così come è importante l’accuratezza con cui il sistema di misura acquisisce e rappresenta il segnale stesso. TeledyneLeCroy ha messo sul mercato WaveStation, una serie di generatori di forme d’onda da banco ad alta risoluzione e a 2 canali. Caratterizzati da un ampio schermo e una vasta gamma di funzioni mettono a disposizione moltissimo ad un prezzo molto concorrenziale. Teledyne LeCroy Corporation ha annunciato da qualche tempo i generatori di funzioni e di forme d’onda arbitrarie della serie WaveStation. Le unità della serie WaveStation sono in grado di generare segnali con banda fino a 50 MHz e dispongono di uno schermo da 3,5’’, un pannello frontale semplice ed intuitivo, 2 canali di uscita su tutti i modelli e di software per PC.
I nuovi modelli WaveStation sono disponibili con ampiezze di banda di 10 MHz, 25 MHz e 50 MHz, ognuno dei quali dotati di 125 MS/s di frequenza di campionamento, risoluzione a 14 bit e 16 kpts di memoria per canale. WaveStation, secondo quanto si può leggere sul sito Teledyne LeCroy, fornisce non solo funzioni base quali seno, quadra, ramp, pulse e noise ma è anche dotato di oltre 40 forme d’onda arbitrarie preimpostate. L’ampio schermo da 3,5’’ a colori consente agli utenti di visualizzare l’anteprima della forma d’onda assieme ai suoi vari parametri quali frequenza, ampiezza, fase e offset. Gli schemi di modulazione messi a disposizione da WaveStation sono vari e includono AM, PM, FM, ASK, PSK, FSK e PWM e possono essere controllati utilizzando il pannello frontale.
Il generatore di segnali è dotato di tutte le connessioni I/O necessarie per la sincronizzazione, così come di interfacce standard USB e GPIB per il controllo remoto e l’automazione. Considerando queste caratteristiche, WaveStation appare sicuramente un generatore di forme d’onda potente e flessibile. WaveStation viene fornito assieme ad un software per PC che semplifica ulteriormente la creazione ed il setup delle forme d’onda.
Figura 2: Il generatore di segnali ArbStudio 1102
Il software WaveStation gira su di un PC Windows esterno di qualunque marca e mette a disposizione possibilità addizionali di creazione di forme d’onda, che possono essere facilmente create, definite e modificate utilizzando operatori matematici, filtri digitali o posizionando singoli punti di campionamento. Il software è inoltre dotato di un flessibile strumento appositamente pensato per disegnare le forme d’onda sul PC per poi emetterle dall’unità WaveStudio. Infine, il software per PC di WaveStation offre la capacità unica di importare forme d’onda acquisite da un oscilloscopio della serie LeCroy WaveAce, con piena compatibilità alle nuove serie WA1000 & WA2000, tramite USB e di riprodurle in uscita sull’unità WaveStation. WaveStation mette a disposizione le potenti caratteristiche di cui gli ingegneri ed i tecnici hanno sempre sentito il bisogno quali più canali per unità, ampio schermo a colori, una estesa libreria di forme d’onda e svariate possibilità di collegamento e sincronizzazione.
Per chi ha esigenze ed applicazioni più complesse, Teledyne LeCroy mette a disposizione ArbStudio, un potente Generatore di Segnali Arbitrari (AWG). La serie di generatori di forme d’onda arbitrarie (AWG) ArbStudio è presente nel catalogo Teledyne LeCroy da più di un anno. Questi Generatori sorprendenti dal punto di vista operativo sono capaci di generare segnali fino a 125 MHz con alte frequenze di campionamento, lunga memoria ed alte risoluzioni, dotati di una varietà di modalità operative, capacità di modulazione e generatori di pattern digitali. L’interfaccia software che controlla le componenti hardware è stata progettata per semplificare la creazione di forme d’onda grazie ad un albero di navigazione parecchio intuitivo, che consente l’accesso immediato a tutti i canali assieme alle visualizzazioni speciali per controllare le funzioni di output base del generatore, questo può essere fatto anche unitamente alle capacità di modulazione dell’ampiezza degli impulsi (PWM).
Il sito Teledyne LeCroy ci segnala la possibilità di avere unità a 2 e 4 canali in un unico formato compatto che non solo risparmia molto spazio in laboratorio ma offre un prezzo per canale molto conveniente. Inoltre, per chi avesse particolari esigenze, i modelli ArbStudio a 4 canali sono dotati di una porta di espansione che consente l’interconnessione fino a 8 unità offrendo un massimo di 32 forme d’onda analogiche sincronizzate in un unico rack. Sempre dal sito Teledyne LeCroy veniamo a sapere che tutte le versioni a 2 e 4 canali offrono la generazione di forme d’onda analogiche e pattern digitali combinati, oltre naturalmente alle classiche Funzioni Sino, Cosinus e Triangle. Tutti i modelli hanno una ampiezza di banda di 125 MHz, frequenza di campionamento massima di 1 GS/s, una lunga memoria di 2 Mpts/canale e risoluzione a 16 bit.
Queste specifiche rappresentano un livello di prestazioni per generatori di forme d’onda arbitrarie che, a quanto pare, i modelli concorrenti in questa fascia di prezzo non sono in grado di eguagliare. Considerando poi che questi generatori, come ci informa Teledyne LeCroy sul proprio sito, sono integrabili con la maggior parte degli oscilloscopi in commercio, anche di costruttori concorrenti, pensiamo che rappresentino una soluzione da prendere in considerazione.
Figura 3: Una schermata del software ArbStudio
