Önemli Notlar:
- Dalga biçimi araçları, ayrıntılı analog taşıyıcı ve modüle edilmiş sinyaller oluşturmak için vazgeçilmezdir, ancak tamamen dijital sinyalleri modellemek için daha az kullanışlı olabilirler.
- Dalga biçimi sıralaması, dalga biçimlerinden oluşan bir kitaplığın muhafaza edilmesine ve ekipler ve projeler arasında yeniden kullanılmasına olanak tanıyan önemli bir özelliktir.
- Desteklenen test cihazlarının sayısı ve entegrasyon seviyesi, iyi bir dalga formu aracını vasat bir araçtan ayırır.
Her elektronik projesinde test iş akışları, test devrelerini ve ekipmanlarını test etmek için çeşitli giriş sinyallerinin simülasyonunu içerir. Bu sinyaller, cihazların çalışma ömürleri boyunca karşılaşabilecekleri gerçek dünya koşullarını simüle etmek için son derece ayrıntılı olmalıdır.
Bu, bir dalga formunun şekillendirilmesine ve yüksek düzeyde ayrıntıya kadar belirlenmesine olanak tanıyan grafik düzenleyici benzeri uygulamalar gerektirir. Bu uygulamalara dalga biçimi araçları denir. Bu blogda, iyi dalga formu araçlarının temel özelliklerini ve yeteneklerini hakkında bilgi edineceksiniz.
Sinyal işleme ve analizinde dalga formu aracının amacı nedir?
Bir dalga formu aracı, tasarım ve test mühendislerinin analog sinyaller için şekilleri, süreleri, frekansları, fazları, döngü sayıları, yükselme süreleri, düşme süreleri ve diğer özellikleri üzerinde ince taneli kontrole sahip karmaşık dalga formları oluşturmalarını sağlar.
Bu tür dalga formları, ham dalga formları veya tam teşekküllü sinyaller üreten test cihazlarında oynatılmak üzere oluşturulur. Bunlar genellikle modüle edilmiş veriler gibi diğer bileşenlerle birleştirilerek test edilen cihazların (DUT'lar) giriş sinyalleri simüle edilir ve bu sinyallerin davranışları ve tepkileri incelenebilir.
Dalga formu verileri, aşağıdaki gibi çeşitli test cihazlarına aktarılabilir:
- fonksiyon / keyfi dalga formu jeneratörleri
- keyfi̇ darbe jeneratörleri̇
- modüler fonksiyon jeneratörleri
- dahili dalga formu üreteci özelliğine sahip yüksek hızlı osiloskoplar
- geli̇şmi̇ş yüksek frekansli si̇nyal jeneratörleri̇
Bir dalga formu aracında hangi dalga formu özellikleri çok önemlidir?
Sinyal şekilleri üzerinde yüksek düzeyde ince taneli kontrol sağlamak için, iyi dalga formu araçları aşağıda özetlenen temel özellikleri uygulamalıdır.
Temel ve gelişmiş şekiller ekleme
Şekil 1. Temel dalga biçimi şekilleri
Mühendisler, elektronik testlerde yaygın olan şekilleri bir araya getirerek dalga formları oluşturabilmelidir. Bunlar, aşağıdaki gibi temel şekilleri içerir:
- sinüs, yarım sinüs ve haversine dalgaları
- üçgen / testere dişi şekilleri
- kare ve darbe şekilleri
- doğrusal, rampa yukarı, rampa aşağı ve trapezoidal şekiller
Şekil 2. Gelişmiş şekiller
Yaygın olan karmaşık segmentleri hızlı bir şekilde ekleme yeteneği kesin bir artıdır. Bunlar şunları içerir:
- üstel yükseliş ve düşüş segmentleri
- logaritmik şekiller
- sinc fonksiyon şekilleri
- sönümlü salınım segmentleri
- çok tonlu sinyaller
- başlangıç ve bitiş frekansları ile taramalar
- Gauss dağılımları
- Lorentz segmentleri
- merdiven basamak segmentleri
Rastgele şekiller çizmek
Şekil 3. Dalga şekilleri
Gerçek hayattaki birçok sinyal, önceden tanımlanmış şekillerden herhangi biriyle temsil edilemeyen karmaşık şekiller içerir. İyi dalga biçimi araçları, aşağıdakilere izin vererek özel şekilleri rahatça şekillendirme yeteneği sağlamalıdır:
- örneklerin bu noktalar arasında nasıl enterpole edileceği (örneğin doğrusal, yumuşak, adım veya diğer enterpolasyon) üzerinde kontrole sahip bir dizi keyfi nokta
- serbest el çizimleri
Kontrol dalga formu özellikleri
Her form segmenti için, bir dalga biçimi aracı kullanıcının genel ve özel özelliklerini kontrol etmesine izin vermelidir:
- segmentin süresi
- darbeler için yükselme süresi ve düşme süresi veya üstel segmentler için zaman sabiti gibi şekle özgü zamanlama parametreleri
- segmenti oluşturan örnek sayısı
- şeklin tekrar eden döngü sayısı
- tekrarlama sıklığı
- şeklin tepeden tepeye genliği
- ofset gerilimi
- segmentin aşaması
Dalga formu şekillerini ve özelliklerini düzenleme
Şekil segmentlerini bir araya getirdikten sonra, kullanıcılar bunları bir grafik editörü gibi düzenleyebilmelidir. Önemli düzenleme yetenekleri aşağıdakileri içerir:
- sonraki düzenleme için dalga şeklinin herhangi bir bölümünü seçme
- seçimleri kesme, kopyalama, yapıştırma ve silme
- genlikleri normalleştirme, ölçekleme, kırpma veya ters çevirme
- yansıtma, kırpma, kaydırma, döndürme ve segmentleri yeniden örnekleme gibi zamanla ilgili (X ekseni) dönüşümler
- Kaiser ve Butterworth gibi farklı alçak geçiren, yüksek geçiren ve bant geçiren filtreler gibi frekans filtreleme dönüşümleri
- Gauss ve Hamming gibi frekans pencereleme işlemleri
Dalga formu dizileri oluşturma
Şekil 4. Dalga formu sıralaması
Dalga formu sıralaması, sıraları ve zamanlamaları üzerinde kontrol ile birden fazla dalga formunu bir araya getirmenizi sağlar. Esasen, oluşturulan dalga biçimlerinin birden fazla test için yeniden kullanılmasına izin verir.
Matematik operatörlerini uygulama
Şekil 5. Sinüs şekline rampa şeklinin dalga formu eklenmesi
Bir segmentin genliğinin başka bir segmentin genliğiyle toplanması, çarpılması ve çıkarılması gibi temel matematik işlemleri mümkün olmalıdır.
Rastgele denklemler belirleme
Şekil 6. Denklem düzenleyici
Önemli bir özellik, kullanıcıların matematiksel ifadeler kullanarak şekilleri ifade etmelerine ve şekil segmentlerini çizmek için denklemleri yorumlamalarına olanak tanıyan bir denklem düzenleyicisidir. Bu, direnç-kapasitör (RC) devresi gibi iyi bilinen matematiksel denklemlerle karakterize edilen devreler veya alt sistemler için kullanışlıdır.
Gürültü ve bozulma ekleme
Şekil 7. Gürültü
Gürültü, bozulma ve aksaklık ekleme yeteneği çok önemlidir çünkü bunlar gerçek hayattaki elektronik ve elektrikli ekipmanlarda çok yaygındır.
Frekans alanı özelliklerini görselleştirme
Şekil 8. Frekans alanı görselleştirme
Birçok radyo frekansı (RF) uygulaması, mühendislerin dalga formlarını güce karşı frekans özelliklerine göre görselleştirmelerini gerektirir. Bu nedenle, zaman alanı modu varsayılan olsa da, iyi dalga formu araçları frekans alanı analizörleri ve aşağıdaki gibi görselleştirmeler sağlamalıdır:
- güce karşı frekans grafikleri
- Zamandan frekans alanına dönüştürmek için Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) işlemleri
- frekans alanından zaman alanına dönüşümler için ters FFT
Dalga formlarını cihazlara yükleme
Dalga formu araçları aşağıdaki cihaz kontrol özelliklerini sağlamalıdır:
- bağlı enstrümanların ve kanal sayısı ve maksimum örnekleme hızı gibi özelliklerinin sorunsuz bir şekilde algılanması ve tanımlanması
- oluşturulan dalga formlarını belirtilen enstrümanlara yükleme yeteneği
Ayrıca, iyi araçlar dalga formlarının aynı veya diğer cihazlara yüklenmeden önce bir bilgisayarda rahatça düzenlenmesine izin vermek için desteklenen cihazlardan indirilmesine izin vermelidir.
Hem mevcut hem de gelecekteki enstrümanlar için geniş destek sağlamanın bir yolu, bir eklenti sistemi uygulamak ve enstrüman satıcılarının bu araçlarla entegre olabilmesi için uygulama programlama arayüzleri yayınlamaktır. Sanal enstrüman yazılım mimarisi (VISA) gibi enstrüman bağlantı standartları, gelecekteki enstrümanları desteklemek için böyle bir eklenti tabanlı ekosistemi zaten uygulamaktadır.
Bir dalga formu aracında hangi görselleştirme özellikleri çok önemlidir?
Dalga formları üzerinde ince taneli kontrol, aşağıdakiler gibi bazı temel grafik kullanıcı arayüzü özellikleri gerektirir:
- anlık genliği ve zaman damgasını fare imlecinin konumunda görüntüleme
- dalga formu noktalarını daha ayrıntılı görmek için dikey ve yatay eksenler boyunca yakınlaştırma ve uzaklaştırma
- daha ayrıntılı görüntülemek için dalga formunun seçilen bir bölümüne yakınlaştırma
- ilgilenilen genlikleri veya zaman olaylarını işaretlemek için her iki eksen boyunca imleçler ekleme
- Kullanıcılar için istenen ayrıntı düzeyini sağlamak üzere eksenlerin ölçeklendirilmesi
Dalga formu araçları tipik olarak ne tür sinyalleri ve uygulamaları destekler?
Dalga fomu araçları, karmaşık taşıyıcı ve modüle edilmiş analog sinyaller için en uygun araçlardır. Etki alanı kullanımlarından bazıları burada listelenmiştir:
- Savunma ve havacılık: Dalga formu araçları radarları, güç kaynaklarını ve aviyonik bileşenleri test etmek için gerekli analog sinyallerin oluşturulmasını sağlar. Ayrıca, bu sorunları taklit eden dalga formları oluşturarak elektromanyetik parazit ve elektromanyetik uyumluluğun test edilmesini sağlarlar.
- RF: Wi-Fi ve diğer kablosuz testler, dalga formu araçlarını kullanarak taşıyıcı sinyallerini, parazit sinyallerini ve gürültüyü modelleyerek mümkündür.
- Telekom: Benzer şekilde, dalga formu araçları 4G uzun vadeli evrim (LTE), 5G ve 6G erişim ağlarında radyo iletişiminin modellenmesine yardımcı olur.
- Fotonik: Dalga formları, fotonik ve fiber optik uygulamalarında analog elektrik sinyallerini ve paraziti test etmek için oluşturulur.
- Otomotiv: Radar cıvıltıları, güç kaynağı çıkışları ve akü şarj girişleri gibi otomotiv sinyallerinin yanı sıra bunların aksaklıkları ve bozulmaları da dalga biçimi araçları kullanılarak modellenebilir.
Çoğu dalga formu aracı, darbe genişlik modülasyonlu (PWM) sinyaller gibi temel dijital dalga formları oluşturma yeteneği sağlar. Bazı ilkel ikili kodlamalar da desteklenebilir.
Bununla birlikte, karesel genlik modülasyonu (QAM) veya faz genlik modülasyonu (PAM) gibi daha karmaşık dijital modülasyon şemaları için, tipik olarak sinyal üreteci cihazlarına özgü daha özel araçlar kullanılır.
Bir dalga formu aracı farklı sinyal ve dalga formu türlerini görsel olarak nasıl temsil eder?
Şekil 9. Dalga formu gösterimi
Dalga formu araçları genellikle zaman alanı görselleştirmelerini varsayılan olarak kullanır. X ekseni zamanı gösterirken dikey eksen yukarıda gösterildiği gibi genliği belirtir.
Frekans alanı görünümleri gibi alternatif görselleştirmelerde X ekseni frekansları, Y ekseni ise desibel veya desibel-milliwatt cinsinden sinyal gücünü gösterir.
Bir dalga formu aracı frekans ve genlik gibi parametreleri nasıl işler?
Şekil segmentlerinin çoğu, şekli çizmek için parametre olarak ofset, maksimum veya minimum genlik değerlerinden bir veya daha fazlasını gerektirir. Dalga formu araçları seçilen şekle bağlı olarak bu parametreleri ister.
Ayrıca, toplama ve çıkarma gibi dalga formu matematik işlemleri, eklenecek veya çıkarılacak segmentin genlik parametrelerinin belirtilmesini içerir.
Frekans genellikle bir segmentin tekrar döngü sayısı aracılığıyla dolaylı olarak belirtilir. Ancak çok tonlu sinyaller gibi bazı şekiller için, bileşen tonların frekansları kullanıcı tarafından belirtilmelidir. Bağlı bir test cihazının kilohertz (kHz), megahertz (MHz) veya gigahertz (GHz) cinsinden desteklenen maksimum frekansı ve diğer parametreleri (maksimum örnekleme hızı ve maksimum örnek sayısı gibi) ya sorgulanarak otomatik olarak belirlenir ya da veri sayfasına göre manuel olarak girilir.
Frekansla ilgili düzenleme işlemleri arasında alçak geçiren, yüksek geçiren ve bant geçiren filtreler; Gauss ve Blackman pencereleme gibi çeşitli pencereleme işlemleri ve zaman alanından frekans alanına FFT dönüşümü yer alır.
Frekans alanı görselleştirmeleri de sağlanmaktadır.
Dalga formu araçlarında veri depolama ve geri alma nasıl yönetilir?
Şekil 10. Dalga formları oluşturmak için değerleri doğrudan tablo olarak girin
Uzun ve karmaşık dalga formları için iyi dalga formu araçları aşağıdaki veri yönetim araçlarını sağlar:
- Yaygın dosya biçimlerinden veri noktalarını içe aktarın: Bu formatlar virgülle ayrılmış değerler (CSV), Microsoft Excel ve .arb ve .seq dosyaları gibi enstrümana özgü formatları içerir.
- Aletlerden dalga formlarını içe aktarma: Bu araçlar, kullanıcıların yerel alan ağları, evrensel seri veri yolu bağlantıları veya genel amaçlı arayüz veri yolu bağlantıları üzerinden bağlı cihazlardan dalga formu verilerini doğrudan indirmelerine olanak tanır.
- Noktaları tablo olarak düzenleme: Kullanıcı, bunları çizmeye veya çizdirmeye çalışmak yerine özel genlik ve zaman damgası değerleri girebilir.
- Dalga formlarını enstrümanlara aktarın: Dalga biçimi araçları, dalga biçimi verilerinin bağlı cihazlara yüklenmesini destekler.
Ayrıca, uzun tekrarlı dalga formları daha kısa dalga formlarının dizileri olarak oluşturulabilir. Bu, veri kümeleri büyük olduğunda yardımcı olan dalga formu verilerinin bellekte de yeniden kullanılmasına olanak tanır.
Belirli test veya ölçüm görevleri için bir dalga formu aracı seçerken hangi hususlar önemlidir?
Akılda tutulması gereken bazı temel hususlar aşağıda özetlenmiştir:
- Enstrüman desteği: Araç, kullanmayı planladığınız tüm cihazları destekliyor ve bunlarla entegre olabiliyor mu?
- Sıralama özellikleri: Sıralama, dalga formlarının ekipler ve projeler arasında yeniden kullanılmasını sağlayan önemli bir özelliktir. Belirli alanlar ve cihazlar hakkında özel bilgiye sahip mühendisler bir dalga formu kütüphanesi oluşturabilir. Diğer test mühendisleri daha sonra çabayı optimize etmek için bunları projeler arasında yeniden kullanabilir.
- İnce taneli kontrol: Araç, test planlarınızı düzenlemek için ihtiyaç duyduğunuz tüm düzenleme özelliklerini sağlıyor mu?
Dalga formu araçları elektronik devre ve sistemlerde sorun giderme ve hata ayıklama işlemlerine nasıl katkıda bulunur?
Dalga formu araçları, son derece ayrıntılı sinyal şekillerinin oluşturulmasını sağlar. Bu, modelleme gibi çeşitli kullanım durumlarına yardımcı olur:
- güç kaynağı çıkış gerilimleri
- lavabo girişleri
- RF sinyalleri
- amplifikatör yanıtları
Bu dalga formları test cihazlarına yüklenebilir ve modülasyon sinyalleri gibi ek verilerle harmanlanarak test için kullanılabilecek tam teşekküllü sinyaller oluşturulabilir.
Bu sinyaller, farklı operasyonel koşulları ve olayları simüle etmek için keyfi dalga formu jeneratörleri ve sinyal jeneratörleri gibi test cihazları tarafından yeniden oynatılır. Çok ayrıntılı gürültü ve diğer anormal özelliklere sahip çok ayrıntılı dalga formları oluşturma yeteneği, DUT'lerin her türlü operasyonel koşulla başa çıkmak için derinlemesine test edilmesini sağlar.
Keysight Waveform Builder Pro ile dalgalar yaratın
Şekil 11. BenchLink Waveform Builder Pro ile gelişmiş dalga formu oluşturma
Bu blog yazımızda, dalga formu araçlarının sahip olması gereken özelliklere genel bir bakış sunduk.
Keysight'ın BenchLinkWaveform Builder Pro, şimdiye kadar özetlediğimiz tüm özellikleri uygulayan güçlü bir dalga formu aracıdır. PathWave BenchVue paketinde bağımsız lisanslı bir masaüstü uygulamasıdır ve çok çeşitli Keysight ve diğer üçüncü taraf cihazları destekler.
Dalga formu araçlarımız ve test cihazlarımız hakkında yardım ve teknik destek için bizimle iletişeme geçebilirsiniz.
