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Un generatore di forme d’onda arbitrarie può funzionare secondo uno di due principi di funzionamento decisamente diversi tra loro, che vengono solitamente indicati come True Arbitrary e DDS.

Cerchiamo di capire le differenze tra i due per valutare quale è più adatto alla propria applicazione.

I generatori di funzione d’onda arbitrarie sono dei generatori molto più flessibili rispetti ai classici generatori di funzioni.

Infatti, anziché essere limitati alla generazione di onde sinusoidali, triangolare, quadre e poche altre, hanno la capacità di riuscire a generare praticamente qualunque tipo di forma d’onda che si desidera, seppure con qualche limitazione e vincolo che è bene approfondire.

La sintesi digitale diretta o DDS

Molti generatori di funzioni arbitrarie moderni funzionano secondo il principio della sintesi digitale diretta, o DDS (Direct Digital Synthesis).

Si tratta del metodo realizzativo in linea di massima meno costoso e che garantisce ottimi risultati, ma ha una limitazione importante derivante dall’utilizzo di una frequenza di campionamento fissa.

Vale la pena ricordare che in generatore di funzioni arbitraria la forma d’onda personalizzata che si intende generare viene ‘disegnata’ mediante un certo numero di campioni.

La frequenza di uscita del segnale generato è strettamente legata alla frequenza di campionamento del generatore e dal numero di campioni che definiscono la forma d’onda secondo questa semplice relazione.

Frequenza di uscita = Frequenza di campionamento / Numero di campioni

All’atto pratico, un generatore di tipo DDS genera una forma d’onda a una certa frequenza prelevando i dati da una tabella di lookup ad un ritmo determinato dalla frequenza di campionamento che, ricordiamo, in questo caso è fissa.

Quindi, se vogliamo generare la stessa forma d’onda ma ad una frequenza più elevata, il numero di campioni preso in considerazione dal generatore DDS diminuirà, con il risultato che la forma d’onda reale generata sarà un po’ meno precisa rispetto alla nostra descrizione.

Allo stesso modo, se desideriamo generare la stessa forma d’onda originaria a una frequenza più bassa, essendo la frequenza di campionamento fissa, il generatore DDS replicherà un po’ di punti della descrizione.

In sostanza, per la generazione di forma d’onda ad alta risoluzione la sintesi digitale diretta può portare alla generazione di forme d’onde un po’ troppo approssimate per alcune applicazioni.

Per contro, il grande vantaggio della tecnica DDS, oltre alla sua semplicità realizzativa che contribuisce ad abbassare il costo dei generatori, è dovuto alla capacità di poter eseguire rapide scansioni (sweep) di frequenza in tempo reale anche ad alta velocità.

La generazione True Arbitrary

Il metodo di generazione del segnale detto True Arbitrary prevede la variabilità della frequenza di campionamento del generatore.

Di conseguenza, è possibile generare la forma d’onda desiderata con la stessa accuratezza qualunque sia la frequenza del segnale di uscita.

Se, ad esempio, abbiamo descritto con 1000 punti la forma d’onda personalizzata che intendiamo ottenere, un generatore True Arbitrary sfrutterà sempre tutti i 1000 punti per creare il segnale per qualunque frequenza che desideriamo ottenere.

Quindi, con un generatore True Arbitrary la precisione del segnale generato è sempre la stessa per qualunque frequenza.

Per contro, risulta più difficile effettuare una scansione in frequenza in tempo reale del segnale generato, in quanto vanno ricalcolati tutti i punti di definizione della forma d’onda in funzione della frequenza.

Vantaggi e svantaggi di DDS e True Arbitrary

DDS

True Arbitrary

Clock campionatore a frequenza fissa Clock campionatore a frequenza variabile
Massima comodità nel variare la frequenza Più scomodo variare la frequenza
Meno adatto a riprodurre perfettamente ogni dettaglio della forma d’onda Perfetto per riprodurre sistematicamente ogni dettaglio della forma d’onda
Tipicamente distorsione maggiore per forme d’onda non sinusoidali Tipicamente distorsione minore per forme d’onda non sinusoidali

Per avere il meglio dei due mondi, esistono in commercio anche generatori di funzioni arbitrarie che consentono di utilizzare a scelta entrambi i metodi nello stesso strumento, in funzione delle esigenze specifiche del momento.

Categoria: Misure Analogiche

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