Nocker, Rudolf

Stark, Dieter

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Programmierbarer Funktionsgenerator mit rechnergestützter Funktionserzeugung am IBM-PC von Rudolf Nocker und Dieter Stark In der M e s s t e c h n i k w e r d e n h ä u f i g p e r i o d i s c h e S i g n a l e m i t g e n a u d e f i n i e r t e n s p e k t r a l e n E i g e n s c h a f t e n b e n ö t i g t . D i e s e S i g n a l e b e s t e h e n i. a. aus Nh H a r m o n i s c h e n mit den F r e q u e n z e n k*f'0, den A m p l i t u d e n Uk und d e n ( N u l l - ) P h a s e n w e r t e n Phi k ( k = l , 2 , . N h ) . Die d i g i t a l e S c h a l t u n g s t e c h n i k b i e t e t die M ö g -l i c h k e i t , F u n k t i o n s g e n e r a t o r e n für s o l c h e S i g n a l e m i t einer e i n z i g e n S t a n d a r d s c h a l t u n g zu r e a l i s i e r e n ( B i l d 1 ) . A u s e i n e m F e s t w e r t s p e i c h e r w i r d e i n e das g e w ü n s c h t e S i g n a l r e p r ä s e n t i e r e n d e S t ü t z s t e l l e n f o l g e z y k l i s c h mit g e e i g n e t e r T a k t f r e q u e n z a u s g e l e s e n u n d D / A - u m g e s e z t . A u f w e n d i g ist h i e r -bei die B e r e c h n u n g und A b s p e i c h e r u n g der S t ü t z s t e l l e n f ü l g e . D i e s läßt sich jedoch durch g e e i g n e t e P r o g r a m m i e r u n g e i n e s T i s c h r e c h n e r s l ö s e n . W e r d e n p P e r i o d e n e i n e s auf fs b a n d b e g r e n z t e n S i g n a l s mit N h H a r m o n i s c h e n m i t e i n e m Ü b e r t r a g u n g s f a k t o r ü = f a / ( 2 f s ) > 1 a b -g e t a s t e t , so e r g e b e n sich N s = p * 2 * N h * ü A b t a s t w e r t e . Bei z y -k l i s c h e m A u s l e s e n mit d e r A u s l e s e t a k t f r e q u e n z fa e r g i b t sich d i e G r u n d f r e q u e n z zu f O - f a / ( 2 * N h * ü ) . B e i s p i e l s w e i s e ist für p = l , N h = 1 0 , ü-10 und f O = l k H z : N s = 2 0 0 , f a = 2 Ö 0 k H z . Im F e s t w e r t s p e i c h e r m ü s s e n a l s o 200 A b t a s t w e r t e des n a c h z u b i l d e n d e n S i g n a l s a b g e s p e i c h e r t u n d m i t einer T a k t f r e q u e n z von 2 0 0 k H z z y k l i s c h a u s g e l e s e n w e r d e n . D i e Ü b e r a b t a s t u n g e r g i b t den V o r t e i l , dass das n a c h g e s c h a l t e t e I n t e r p o l a t i o n s f i l t e r e i n f a c h zu r e a l i s i e r e n i s t . D i e S o f t w a r e w u r d e in T u r b o - P a s c a l 3.0 g e s c h r i e b e n . S i e b e -s t e h t aus s e l b s t s t ä n d i g e n M o d u l n , die sich g e g e n s e i t i g a u f -r u f e n . Die D a t e n ü b e r g a b e z w i s c h e n d e n M o d u l n e r f o l g t d u r c h Z w i s c h e n s p e i c h e r u n g auf D i s k e t t e oder P l a t t e n l a u f w e r k . D e r B e n u t z e r w i r d m e n ü g e f ü h r t . D i e G r u n d f u n k t i o n e n d e s P r o g r a m m s s i n d : o Eingabe oder Ausgabe von Zeitfunktionen (Stützstellenfolgen), o Eingabe oder Ausgabe von einseitigen Frequenzspektren, o Berechnung des Frequenzspektrums (Fourieranalyse), o Berechnung der Zeitfunktion (Fouriersynthese), D i e A u s g a b e von Z e i t f u n k t i o n e n oder F r e q u e n z s p e k t r e n k a n n j e -w e i l s n u m e r i s c h oder g r a p h i s c h a u f B i l d s c h i r m o d e r D r u c k e r e r f o l g e n , die g r a p h i s c h e A u f l ö s u n g ist d u r c h die v e r w e n d e t e a l p h a n u m e r i s c h e D a r s t e l l u n g e i n g e s c h r ä n k t (Bild 2 ) . D i e H a r d w a r e z e i c h n e t sich durch e i n e n g e r i n g e n A u f w a n d aus (Bild 1 ) . D i e T a k t e r z e u g u n g b e s t e h t aus e i n e r q u a r z g e s t e u e r -ten T e i l e r s c h a l t u n g u n d dem A d r e s s e n z ä h l e r . D i e U m s c h a l t u n g der A u s l e s e t a k t f r e q u e n z e r g i b t eine s t u f e n w e i s e Ä n d e r u n g der S i g n a l f r e q u e n z des G e n e r a t o r s . Oe n a c h S p e i c h e r g r ö ß e des E P R O M ' s k ö n n e n e i n e oder m e h r e r e F u n k t i o n e n a b g e s p e i c h e r t w e r d e n . D i e D a t e n a u s g ä n g e des E P R O M ' s sind mit dem D i g i t a l -A n a l o g - U m s e t z e r v e r b u n d e n . D e r DAU g i b t e i n e n dem D a t e n b y t e e n t s p r e c h e n d e n S p a n n u n g s w e r t a u s . A u f g r u n d des z y k l i s c h e n A u s l e s e n s der a b g e s p e i c h e r t e n S t ü t z s t e l l e n w e r t e e n t s t e h t ein p e r i o d i s c h e s , q u a n t i s i e r t e s P A M - S i g n a l . M i t dem I n t e r p o l a -t i o n s f i l t e r w i r d das N u t z s i g n a l b a n d h e r a u s g e f i l t e r t ; alle h ö h e r f r e q u e n t e n M o d u l a t i o n s p r o d u k t e w e r d e n u n t e r d r ü c k t . Bei g e r i n g e n A n f o r d e r u n g e n an die s p e k t r a l e R e i n h e x t des N u t z s i g -n a l s und einem e n t s p r e c h e n d h o c h g e w ä h l t e n Ü b e r a b t a s t f a k t o r kann d a s I n t e r p o l a t i o n s f i l t e r auch e n t f a l l e n . D e r aktiv a u s -g e f ü h r t e S p a n n u n g s t e i l e r zur s t u f e n w e i s e n S i g n a l d ä m p f u n g l i e -fert e i n A u s g a n g s s i g n a l mit d e f i n i e r t e m I n n e n w i d e r s t a n d . ZBhlt fikt OTS Adresse EPROf Deten j. j DAU IT i Grundfrequenz Funkt : on OTS Ousrzgesteutrte Teiler s.chsl t uns A Adres&enzHhler EPRQPi L ö s c h - und prooremmi er bar er Fes-twer t s.pe i eher DAU Dioi tal-Ansioö-Umsetzer F Interpolfttlonsfilter AST Aktiver Spannungsteiler Bild i: Blockscha1tbild des Programm!erbauen Funktion&generator / i « f p ] ) t u ü o / m S K . / W i i j j J i l u d » ' . "»HFL 1 T U U C N S F ' P E T K U M 1 . 0 O.f •• O . B • 0 . 7 11 , 6 0 , 5 •-0 . 4 J 1 3 1 * 1< G l e * c h a n t e » l =-0. 0 ~ F r e q u e n z / Gr u n d < r t ' t ) u e n : •ÜEITFuNr TIÜN- W e i t e r ? III. V . ~ U . 6 7 U Ü . > 'Od / . ; l (>. t.lc 1 1 ^-. '*'»/. •I . ' . I i . ' •i . . i J 7 i ! : v i i . i . c . 1 / : . U.U ' . 'Fl -II./."/ --1 . i - J . 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Programmierbarer Funktionsgenerator mit rechnergestützter Funktionserzeugung am IBM-PC

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