Générateur de fonctions : Définition, schéma bloc et composants

Un générateur de fonctions est un appareil capable de générer différentes fonctions ou formes d'onde dans un seul dispositif. Ces formes d'onde comprennent les ondes sinusoïdales, en dents de scie, carrées et pulsées.

Dans cet article, nous parlerons du générateur de fonctions, de ses formes d'onde et de ses applications à travers les schémas fonctionnels.

Qu'est-ce qu'un générateur de fonctions ?

Le générateur de fonctions est un instrument de test qui peut générer différentes formes d'onde, c'est-à-dire des ondes sinusoïdales, carrées et triangulaires. Vous pouvez faire varier la longueur et les fréquences des ondes appliquées grâce au générateur de fonctions. Cependant, vous ne pourrez générer que les formes d'onde intégrées dans le générateur de fonctions.

La plage de fréquences utilisée dans le générateur de fonctions est de 0 Hz à 100 kHz. Cependant, pour les instruments industriels, cette plage est relativement élevée. Les oscilloscopes modernes utilisent un générateur de fonctions, ce qui les rend plus fonctionnels pour fournir de meilleurs résultats.

Les formes d'onde dans un générateur de fonctions

Ondes sinusoïdales

Les ondes sinusoïdales sont parmi les formes d'onde les plus essentielles qu'un générateur de fonctions crée à l'écran. Elles sont utilisées pour tester les instruments qui nécessitent une fréquence unique. Pendant ce temps, les autres formes d'onde utilisent également des harmoniques.

L'onde sinusoïdale est utilisée dans de nombreux circuits électroniques. Elle fournit des informations de base sur les défauts d'une machine électronique ou de systèmes analogiques, car une seule fréquence est nécessaire pour trouver les résultats.

Ondes carrées

Les circuits logiques utilisent ces ondes carrées, et le signal passe de niveaux élevés à faibles dans un circuit. Lors de l'utilisation de ces ondes, il est essentiel de noter que le temps de montée et de descente des fronts est plus rapide. La sortie affichée sur le générateur de fonctions est rapide, nous devons donc l'ajuster en conséquence.

Le problème survient lorsque les fronts ne sont pas assez rapides et ne répondent pas aux exigences du circuit logique. Pour surmonter ce problème, un tampon est placé à l'entrée pour rendre les fronts plus rapides.

Impulsion

Une impulsion est un autre type de forme d'onde générée par un générateur de fonctions. Il n'y a pas de différence significative entre l'onde carrée et l'impulsion, sauf pour le rapport cyclique. Le rapport cyclique de 1:1 est utilisé dans de nombreux circuits électroniques.

Un générateur de fonctions capable de produire l'onde d'impulsion facilite le travail. Il génère automatiquement le rapport cyclique, négligeant le rapport cyclique d'origine dans l'instrument. Cependant, la vitesse des fronts montants et descendants compte beaucoup. Elle doit être plus rapide pour que le générateur de fonctions puisse la capter.

Onde triangulaire

Les amplificateurs opérationnels utilisent cette forme du générateur de fonctions, qui agit comme un intégrateur. La forme d'onde se déplace entre des points hauts et bas.

Ces formes d'onde sont utilisées pour tester les amplificateurs car la distorsion et l'écrêtage sont mieux visibles avec les formes d'onde triangulaires qu'avec les ondes sinusoïdales.

Ondes en dents de scie

C'est une onde triangulaire avec des points de montée plus rapides et de descente plus lents. Cela se produit uniquement lorsque vous modifiez le taux de charge pour les éléments de montée et de descente d'un intégrateur.

La forme d'onde en dents de scie est principalement utilisée dans les affichages à tube cathodique avec une tension qui augmente lentement pour aider à obtenir le balayage. Un retour arrière plus rapide est nécessaire pour revenir au balayage, donc la forme d'onde ressemble à une onde en dents de scie.

Schéma fonctionnel du générateur de fonctions

Ici, nous avons un schéma fonctionnel pour le fonctionnement d'un générateur de fonctions où la fréquence est gérée en modifiant le courant par deux alimentations. Ces courants pilotent l'intégrateur, et le générateur reçoit plusieurs formes d'onde de sortie.

La tension fournie dans le système régule ces alimentations en courant. L'alimentation en courant fournit un courant linéaire à l'intégrateur afin qu'une forme d'onde lisse puisse être générée. Lorsqu'il y a un changement de courant, la forme d'onde monte ou descend selon l'augmentation et la diminution de la valeur.

L'alimentation en courant deux dans le diagramme fournit le courant inverse pour faire baisser l'onde. Il y a une valeur de décalage jusqu'à ce que le courant inverse circule dans le circuit ; après cela, le circuit change automatiquement d'état et utilise à nouveau le courant de l'alimentation un.

La sortie de l'intégrateur est de forme triangulaire lorsque la fréquence dépend de l'alimentation en courant constant (alimentation en courant 1).

Un système fonctionnant à la même fréquence générera l'onde carrée à la sortie du comparateur.

L'amplitude des ondes de sortie est modifiée par le circuit de mise en forme à résistance-diode, et nous obtenons une forme d'onde sinusoïdale plus lisse, en maintenant le niveau de distorsion en dessous de 1 %.

Les commandes du générateur de fonctions

Il existe quatre commandes de base sur lesquelles fonctionne un générateur de fonctions.

Fréquence

La fréquence est l'une des commandes les plus importantes du générateur de fonctions. Grâce à cette commande, la forme d'onde se répète et montre les propriétés des appareils.

Type de forme d'onde

Cette commande vous permet de générer des formes d'onde comme sinusoïdales, carrées ou triangulaires. Différentes fréquences et tensions peuvent fournir différentes formes d'onde. Cependant, le générateur de fonctions ne produira que les formes d'onde programmées dans son système.

Décalage

Cette commande aide à faire varier la tension dans le circuit et passe de 0V aux valeurs plus élevées que nous définissons pour un appareil.

Rapport cyclique

Comment créer un tel schéma fonctionnel ?

Les schémas fonctionnels sont destinés à faciliter la complexité d'un système et à le rendre plus compréhensible pour les ingénieurs. Voici comment vous pouvez créer un schéma fonctionnel.

Méthode 1 : Partir de zéro

Avant de commencer à concevoir votre schéma fonctionnel, il est essentiel de savoir quels sont vos besoins. Vous devez connaître les composants de votre diagramme ainsi que les points de départ et d'arrivée.

Entrée et sortie

Dessinez des blocs pour l'entrée et la sortie dans votre diagramme. Nous allons prendre un exemple pour le schéma fonctionnel. L'antenne est le dispositif d'entrée et le haut-parleur est la sortie. Ajoutons les entrées et les sorties dans le diagramme.

Dessiner les composants du diagramme

Vous devez ajouter quelques autres blocs pour ajouter des composants à votre diagramme. Remplissez les blocs avec un étiquetage approprié pour faciliter la compréhension d'un débutant.

Dessiner une relation avec des directions claires

Maintenant, ajoutez des relations entre les composants du diagramme. La direction des diagrammes doit être correcte. Vous pouvez ajouter des couleurs pour donner un coup d'œil supplémentaire à votre diagramme.

Méthode 2 : Commencer avec un modèle

Étape 1 : Cliquez sur le modèle ci-dessous pour le télécharger. Vous pourrez modifier ce fichier dans votre système en ligne. Si vous avez besoin de quelque chose d'autre, vous pouvez choisir différents modèles.

Étape 2 : Personnalisez le diagramme et ajoutez ou supprimez tous les composants indésirables. Dans cet exemple, la turbine de stockage de carburant est dessinée pour voir la quantité de stockage dont nous disposons et renvoyer les informations à la salle de contrôle. Nous avons ajouté des composants comme la caméra, les images et tout à partir du modèle et ajouté nos composants avec facilité.

Conclusion

Un générateur de fonctions est largement utilisé pour vérifier les propriétés, les défauts et le fonctionnement d'un instrument. Les formes d'onde générées par le générateur de fonctions nous disent beaucoup de choses sur l'instrument. Le schéma fonctionnel du générateur de fonctions nous aide à comprendre le fonctionnement du générateur. Quels composants sont nécessaires pour former ces diagrammes ?

Les schémas fonctionnels de générateur de fonctions peuvent parfois devenir fastidieux à réaliser. Un modèle pourrait donc facilement le faire pour nous. EdrawMax nous aide à générer rapidement ces diagrammes en fournissant tous les outils nécessaires pour les créer. J'espère donc que vous en apprendrez beaucoup sur les générateurs de fonctions et comment ils vous aident à obtenir les informations les plus précieuses sur un instrument. Le schéma fonctionnel du générateur de fonctions est celui qui décrit ses fonctionnalités. Donc, pour créer votre diagramme pour n'importe quel circuit, EdrawMax pourrait vous aider. Essayez-le pour une meilleure compréhension.