Function Generator

สัญญาณไฟฟ้ากับงานด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งคู่กัน ไม่สามารถแยกจากกันได้ เพราะในการทํางานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นการทำงานที่ต้องเกี่ยวข้องกับไฟฟ้าและสัญญาณ ถ้าหากพิจารณาโดยละเอียด เริ่มต้นจากการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้วงจร ในแรงดันไฟฟ้าก็ประกอบด้วยสัญญาณรูปไซน์ เมื่อมองไปถึงวงจรของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ บางวงจรทําหน้าที่กำ เนิดสัญญาณไฟฟ้าสลับขึ้นมา เช่น วงจรกำเนิดความถี่ (Oscillator) วงจรกำเนิดสัญญาณพลัซ์ ที่เรียกว่าวงจรมัลติไวเบรเตอร์ (Multi vibrator)เป็นต้น บางวงจรก็เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกับ สัญญาณ เช่น วงจรขยายเสียง ( Amplifier)วงจรภาครับวิทยุ (R.F. Tuner) ตลอดจนการทำงานของวงจรบางส่วนถูกควบคุมการ ทํางานด้วยสัญญาณไฟฟ้า เป็นต้น

รูปด้านหน้าของเครื่องกำเนิดสัญญาน

เครื่องกำเนิดสัญญาณ เป็นเครื่องมือวัดและเครื่องมือทดสอบชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เป็นตัวให้กำเนิดสัญญาณชนิดต่างๆขึ้นมา เพื่อใช้ในการทดสอบปรับแต่งและตรวจซ่อมวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องกำ เนิดสัญญาณที่ถูกผลิตขึ้นมาใช้งานถูกเรียกชื่อต่างกัน ตามค่าความถี่และชนิดของสัญญาณที่กำ เนิดขึ้นมา แต่ในที่นี้จะศึกษาเพียง 3 ชนิด ดังนี้

1. ฟังก์ชั่น เจนเนอร์เรเตอร์ (Function Generator)

2. พัลส์ เจนเนอร์เรเตอร์ (Pulse Generator)

3. สวีฟเจนเนอร์เรเตอร์ (Sweep generator)

1. ฟังก์ชั่น เจนเนอร์เรเตอร์ (Function Generator)

ฟังก์ชั่น เจนเนอร์เรเตอร์ หรือ เครื่องกำเนิดสัญญาณหลายแบบเป็นเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ทํางานได้หลายหน้าที่

1) โครงสร้าง ฟังก์ชั่นเจนเนอร์เรเตอร์จะมีวงจรออสซิลเลตที่สามารถสร้างรูป

คลื่นที่แน่นอน แต่ละเครื่องประกอบด้วยส่วนสำคัญ 4 ส่วน ดังรูป (ก) คือ

(1) วงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งทำหน้าที่กำหนดคาบเวลา (Time period) ให้กับคลื่นหรือ

เรียกว่า มัลติไวเบรเตอร์ หรือตัวกำ เนิดความสั่นสะเทือนแบบต่อเนื่อง เป็นตัวกำเนิดรูปคลื่นแบบต่าง ๆ

นั่นเอง

(2) ตัวสร้างหรือจัดรูปแบบของคลื่น (Wave shaper)

(3) ส่วนโมดูเลเตอร์ ใช้สําหรับสร้างสัญญาณ AM หรือ FM เอาท์พุทบัฟเฟอร์

ของภาคขยาย (Out put buffer amplifier)

2) การนําไปใช้งาน ใช้เป็นเครื่องกำเนิดความถี่ที่สามารถสร้างรูปคลื่นเอ้าท์พุทได้หลายรูปคลื่น

สัญญาณที่กำเนิดขึ้นมานี้ต้องสามารถควบคุมได้ ทั้งการปรับแต่งรูปคลื่น ปรับแต่งความแรงและปรับแต่ง

ความถี่ได้ เพื่อใช้เป็นสัญญาณส่งออกไปยังอุปกรณ์หรือเครื่องมือต่างๆ เพื่อการตรวจสอบ ตรวจซ่อม

ปรับแต่ง หรือวัดเปรียบเทียบค่า โดยถือว่า สัญญาณที่กำเนิดจากเครื่องกำเนิดสัญญาณเป็นสัญญาณมาตรฐาน

หรือสัญญาณอ้างอิง ในการนำไปใชง้านเครื่องกำเนิดสัญญาณไม่ว่า จะเป็นชนิดใดก็ตามควรต้องมีคุณสมบัติ

ในการทํางานและการใช้งานที่เหมือนๆกัน ดังนี้

1. ความถี่ที่ถูกผลิตขึ้นมาต้องมีความคงที่ และสามารถอ่านค่าออกมาได้

2. สัญญาณที่กำเนิดขึ้นมาต้องไม่ผิดเพี้ยน และไม่มีสัญญาณรบกวน

3. สามารถควบคุมความแรงของสัญญาณที่ผลิตขึ้นมาได้ ตั้งแต่ความแรงค่าต่ำๆ จนถึงความแรงค่าสูง ๆ

3) การเลือกรูปสัญญาณ สามารถผลิตรูปคลื่นสัญญาณเอ้าท์พุทได้หลายชนิดเช่น

รูปคลื่นไซน์ (Sine Wave) รูปคลื่นสามเหลี่ยม ( Triangular wave) รูปคลื่นฟันเลื่อย (Saw tooth Wave)

รูปคลื่นสี่เหลี่ยม (Square Wave) และรูปคลื่นพัลส์ ( Pulse Wave )เป็นต้น ลักษณะรูปคลื่นแบบต่างๆ แสดง

ดังรูป

4) การปรับความถี่ มีย่านความถี่ใช้งานเริ่มตั้งแต่เศษส่วนของเฮริทซ์ ( Hz) ไปจนถึงหลายร้อยเฮ

ริทซ์(KHz) ฟังก์ชั่นเจนเนอเรเตอร์จากรูป (ข) มีความถี่ เอ้าท์พุทในย่าน 10 เท่า จากค่าต่ำสุด 0.2 Hz ถึง

ค่าสูงสุด 2 MHz

5) การปรับแต่งความแรงของสัญญาณ จากรูป (ข) ขนาดของสัญญาณด้านเอ้าท์พุทโดยทั่วไปมีค่า

พีคทูพีค (Peak to peak) เป็น 0–20 V และ 0–2 V การควบคุมขนาด สัญญาณ มักทําที่ 0–20 V โดยใช้ปุ่ม

การลดทอน(Attenuation) 20 dB เปลี่ยนเอ้าท์พุทเป็น 0–20 V การเลือกความถี่มีความถูกต้องประมาณ ± 20

% ของค่าเต็มสเกลที่ย่านใดๆ

2. พัลซ์เจลเนอร์เรเตอร์ (Pulse generator)

พลัซ์เจนเนอร์เรเตอร์(Pulse generator) เป็นเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลซ์รูปสี่เหลี่ยมหรือเร็กแทนกูน่า (Rectangular) ซึ่งสามารถปรับค่าดิวตี้ ไซเกิ้ลได้ (Duty cycle)

ดิวตี้ไซเกิ้ล (Duty cycle) คืออัตราส่วนระหว่างความกว้างของพลัซ์ หรือช่วงที่มีพัลซ์ต่อคาบเวลาของพัลซ์ (Pulse periode อ่านว่า พัลซ์ พีเรียด) โดยมีการคิดออกมาเป็นเปอร์เซ้นต์(%)ดังรูป 10.10 ค่าดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) สามารถหาได้จากสูตร

โดย Duty cycle หรือดิวตี้ไซเกิ้ล คืออัตราส่วนระหว่างช่วงที่มีพัลซ์ต่อคาบเวลาของพัลซ์

PW ย่อมาจาก Pulse width คือความกว้างของช่วงที่มีพัลซ์ มีหน่วยเป็นวินาทีหรือเซ็กกั่น (Second)

T เป็นอักษรย่อมาจาก พัลซ์พีเรียดไทม์ (Pulse period time) คือหน่วยความกว้างของสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยม 1 ลูก

พัลซ์เจนเนอร์เรเตอร์ สามารถปรับให้รูปคลื่นจากสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมหรือไตรแองเกิ้ลเวฟ (Triange wave) เป็นรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส หรือสแควร์เวฟ (Square wave) โดยปรับค่า ดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) อยู่ที่ 50 %

พัลฅ์เจนเนอร์เรเตอร์ สามารถปรับค่าดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) ให้มีค่าต่าง ๆ พอสรุปได้ดังนี้

1.             รูปสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีค่าดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) มากกว่า 50%

2.             รูปสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีค่าดิตี้ไซเกิล (Duty cycle) น้อยกว่า 50%

3.             รูปสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีค่าดิวตี้ไซเคิล (Duty cycle) 50%

3. สวีฟเจนเนอร์เรเตอร์ (Sweep generator)

                สวีฟเจนเนอร์เรเตอร์ (Sweep generator) เป็นเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นซายน์ (sine wave) ในช่วงคลื่นความถี่วิทยุ หรือเรดิโอ (Radio Frequency) หรืออาร์เอฟ (RF) โดยสามารถเปลี่ยนความถี่ได้สม่ำเสมอตลอดผ่านความถี่ ใช้ในการตรวจสอบหาคุณสมบัติของอุปกรณ์และวงจรต่าง ๆ เช่น วงจรขยายความถี่กลาง หรือไอเอฟ แอมปลิไฟเออร์ ในเครื่องรับวงจรขยายย่านความถี่วิทยุ เป็นต้น

ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ

-                   ผลิตรูปคลื่นไซน์ สี่เหลี่ยม รูปสามเหลี่ยมฟันเลื่อยได้

-                   สามารถสร้างความหลากหลายของความถี่

-                   ความเสถียรของความถี่ร้อยละ 0.1  ต่อชั่วโมงสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะนาล็อก หรือ 500 ppm สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดิจิตอล

-                   Sinewave สูงสุดบิดเบือนประมาณ 1% (ความถูกต้องของการสร้างเครือข่ายไดโอด) สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะนาล็อกกำเนิดสัญญาณอาจมีการบิดเบือนน้อยกว่า -55 dB ต่ำกว่า 50 เฮิร์ทซ์และน้อยกว่า -40 dB

-                   บางฟังก์ชั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถเฟสล็อคเพื่อแหล่งสัญญาณภายนอกซึ่งอาจจะมีการอ้างอิงความถี่หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานอื่น

-                   AM หรือ FM การปรับอาจจะได้รับการสนับสนุน

-                   เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางอย่างให้แรงดัน DC offset เช่นปรับระหว่าง-5V ถึง +5 โวลต์

-                   ความต้านทานเอาท์พุทจาก 50 Ω

หน้าที่การใช้งานของปุ่มต่าง ๆ

1.             Power on Indiccator อ่านว่า เพาเวอร์ ออน อินดเคเตอร์ เป็นหลอดไฟแอล อี ดี (LED) แสดงการทำงานของเครื่อง

2.             Power swich อ่านว่า เพาเวอร์ สวิตซ์ ทำหน้าที่เป็นปุ่มสำหรับรับเปิด – ปิดเครื่อง

3.             Range swich อ่านว่า เรนจ์ สวิตซ์ เป็นสวิตซืที่ทำหน้าที่เลือกย่านความถี่ต่าง ๆ เช่น 1Hz,10Hz,100Hz,เป็นต้น

4.             Ramp/pulse Invert อ่านว่า เรนจ์ สวิตซ์ เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่กลับรูปคลื่นจากบวกเป็นลบ ทั้งจากลบเป็นบวก

5.             Function swich อ่านว่า ฟังก์ชันสวิตซ์ เป็นสวิตซ์ที่เลือกรูปสัญญาณซึ่งมีให้เลือก 3 สัญญาณ คือ สัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยม ทั้งสแควเวฟ(Square wave) สัญญาณรูปคลื่นสามเหลี่ยมหรือไตรแอเกิ้ลเวฟ (Triangle wave)และสัญญาณรูปคลื่นไซน์ (Sine wave)

6.             Att ย่อมาจาก Attenuator อ่านว่า แอ็ดเท็นนูเอเตอร์ เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ลดทอนสัญญาณทางออก ตามค่าที่เขียนเอาไว้ที่ใกล้ปุ่ม

7.             Multiplier อ่านว่า มัลติพลายเออร์เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ปรับความถี่ที่ทำหน้าที่ปรับความถี่โดยความถี่ถูกปรับที่ถปุ่มนี้จะต้องนำไปคูณกับค่าที่ตั้งไว้ที่สวิตซ์เลือกความถี่หรือ Range swiich จึงจะได้ความถี่ที่ถูกต้องออกไปใช้งาน

-                   Duty control อ่านว่า ดิวตี้ คอนโทรล เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ปรับค่าของสัญญาณสี่เหลี่ยมให้มีค่าอัตราส่วนความกว้างภายในลูกคลื่น 1 รอบ มีค่าต่าง ๆ กันเรียกว่า ดิวตี้ ไซเกิ้ล (Duty cycle)

-                   Offset Adj ย่อมาจาก Offset Adjuust อ่านว่า ออฟเซ็ท แอ็ดจันสท์ เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ปรับค่าแรงดันออฟเซ็ท (offset) ของสัญญาณในกรณีที่สัญญาณทางออก (Output) บิดเบี้ยวไป

-                   Amplitude อ่านว่า แอมปลิจูด เป็นปุ่มปรับความแรงหรือความสูงของสัญญาณทางออก

-                   VCF Input อ่านว่า วีซีเอฟ อินพุต เป็นขั้วที่รับสัญญาณไฟ DC เข้ามาเพื่อนำ

-                   Output Pluse อ่านว่า เอาต์พุต พัลซ์เป็นขั้วต่อที่จะนำสัญญาณพัลซ์ออกไปใช้งาน

-                   Output อ่านว่า เอาต์พุต เป็นขั้วต่อที่จะนำสัญญาณที่เหลือออกไปใช้งาน

สัญญาณไฟ DC นี้ไปควบคุมความถี่ที่เอาต์พุต (Output) โดยสัญญาณไฟ DC จะมีค่าตั้งแต่ 0 –10 โวลต์ (Volt)

อธิบายปุ่มบนเครื่องสร้างสัญญาณ และวิธีตั้งค่า

1 เปิด / ปิดเครื่อง

2 ปุ่มเลือกรูปแบบของคลื่น: กดปุ่มใด ๆ เหล่านี้เพื่อเลือกรูปแบบของคลื่นที่ต้องการ

3 สัญญาณปุ่มให้เลือก: กดเลือกคุณสมบัติต่างๆเช่นความถี่กว้างที่เกี่ยวข้องกับรูปแบบของคลื่น

4 ปุ่มลูกศร: คลิกเพื่อเปลี่ยนตำแหน่งของเคอร์เซอร์ในขณะที่ค่าการแก้ไข

5 ลูกบิด: กดและหมุนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาเพื่อเปลี่ยนตัวเลขและหน่วยงาน

6 หน้าจอแสดงผล: แสดงให้เห็นถึงมูลค่าปัจจุบันของสถ​​านที่ให้บริการที่เลือก

7 ปุ่ม: จะใช้ในการตั้งค่าสำหรับบริการที่เลือกไว้

8 ปุ่มช่วยเหลือด่วน: จะช่วยให้คำอธิบายสั้น ๆ ของคุณสมบัติทั้งหมดบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงาน

9 ปุ่มปิด

วิธีการตั้งค่าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

-                   ดับเบิลคลิกที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานเพื่อเปิดแผงกำเนิดไฟฟ้าทำงาน

-                   เลือกรูปแบบของคลื่นที่คุณเลือกได้โดยคลิกที่ปุ่มรูปแบบของคลื่นเลือก

-                   เลือกคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับรูปแบบของคลื่นเช่นคลื่นความถี่หรือ ฯลฯ ชดเชยโดยการคลิกที่ปุ่มรูปแบบของคลื่นที่ให้บริการตัวเลือก

-                   ใช้ปุ่มลูกศรเพื่อเลื่อนเคอร์เซอร์ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ

-                   ใช้ปุ่มตัวเลขเพื่อเปลี่ยนค่าหรือใช้ลูกบิด

หมายเหตุ:

หลังจากที่เปลี่ยนคุณสมบัติของรูปแบบของคลื่น (เช่นความถี่กว้างของซายน์) ถ้าคุณต้องการที่จะเลือกรูปแบบของคลื่นอื่น ๆ (เช่นสแควร์) จะต้องตั้งค่าคุณสมบัติทั้งหมดของซายน์เป็นค่าเริ่มต้น

การบำรุงรักษาเครื่องกำเนิดสัญญาณ

1. ศึกษาคู่มือการใช้งาเครื่องใช้ให้เข้าใจก่อนการใช้งาน
2. ระวังอย่าให้สัญญาณที่เอาท์พุตลัดวงจร
3. อย่าเก็บเครื่องกำเนิดสัญญาณไว้ในที่ชื้น ร้อนมากหรือมีฝุ่นมาก
4. ระมัดระวังอย่าป้อนสัญญาณเข้าทางขั้วทางเอาท์พุตของเครื่องกำเนิดสัญญาณ

แหล่งอ่างอิง

-                   http://www.tice.ac.th/Online/Online2-2547/nuttapong/nutt2.htm

-                   http://en.wikipedia.org/wiki/Function_generator

-                   http://www.docircuits.com/Help?title=function

-                   http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-14.html

-                  หนังสือ   Basic electricity / electronics. Volume4   ผู้เขียน Seymour D. Uslan, Editor-in-Chief, Training&Retraining, Inc.