Echte vorm arbitraire golfvormen met TiePie Handyscope HS5 CDS-technologie

TiePie Handyscope HS5 arbitrary function generator biedt de laagste THD in zijn klasse.

TiePie's exclusieve Constant Data Size (CDS)-technologie maakt het mogelijk echte vorm (punt-voor-punt) arbitraire golfvormen op te wekken met bijzonder lage jitter en hoge getrouwheid. CDS heeft veel voordelen ten opzichte van zijn voorganger, het welbekende DDS-systeem. CDS-technologie is nu toegepast in de Handyscope HS5 Arbitrary Waveform Generator, wat het een functiegenerator maakt met grote flexibiliteit en ongeëvenaarde prestaties, voor de prijs van een DDS-functiegenerator. Dit artikel laat de bijzondere kwaliteiten van CDS in vergelijking tot DDS zien.

TiePie CDS verklaard

TiePie CDS-technologie blokdiagram

Figuur 1: TiePie CDS-technologie blokdiagram

TiePie's CDS-technologie gebruikt intern een lage jitter temperatuurgecompenseerde klok die iedere frequentie kan opwekken, om lineair waarden uit het golfvormgeheugen te sturen naar een digitaal naar analoog omzetter (DAC) die het analoge signaal maakt. Omdat geen geheugenwaarden overgeslagen of herhaald worden en iedere waarde even lang wordt uitgestuurd, is het resultaat een optimale echte vorm punt-voor-punt arbitraire golfvorm.

Voordelen van TiePie CDS ten opzichte van DDS

De CDS-technologie die wordt gebruikt in de Handyscope HS5 Arbitrary waveform generator is superieur aan traditionele Direct Digital Synthesis (DDS) dat in de laatste decennia is toegepast. DDS heeft veel nadelen, zoals veel jitter bij opwekken van laagfrequente signalen en een hoge Total Harmonic Distortion (THD). CDS heft deze nadelen op en geeft iedere technicus toegang tot een Arbitrary waveform generator met eigenschappen die voorheen onbetaalbaar waren.

Een DDS Arbitrary Waveform Generator toont willekeurig missende pieken, terwijl de CDS functiegenerator consequent alle pieken genereert.

Figuur 2: Een DDS Arbitrary Waveform Generator toont willekeurig missende pieken, terwijl de CDS functiegenerator consequent alle pieken genereert.

Om het verschil tussen DDS en CDS te laten zien, toont figuur 2 dezelfde arbitraire golfvorm opgewekt door een DDS-generator (Handyscope HS3) en door een Handyscope HS5 CDS-functiegenerator. Het arbitraire signaal bestaat uit een periode van een sinus met daarop 5 gesuperponeerde pieken. Terwijl de DDS-functiegenerator (groene lijn) willekeurig pieken mist, genereert de revolutionaire CDS-functiegenerator (blauwe lijn) consequent alle pieken, omdat ieder punt in het golfvormgeheugen wordt gebruikt door de CDS-technologie, waarmee de echte vorm van het signaal getoond wordt. Dit toont aan dat voor een juiste signaalopwekking, een CDS-functiegenerator een must is voor iedere technicus. Een ander verschil dat kan worden waargenomen is het verschil in piek-amplitude. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat de Handyscope HS5 CDS-functiegenerator een veel hogere bandbreedte heeft dan de DDS-functiegenerator.

De Handyscope HS5 CDS-Arbitrary waveform generator overtreft iedere DDS-functiegenerator op vele manieren. Zijn jitter-specificatie is 25 keer beter dan een DDS-functiegenerator en gegenereerde CDS arbitraire golfvormen hebben een hogere getrouwheid omdat ze de echte vorm van het signaal opwekken. Zie tabel 1 voor een vergelijking van diverse eigenschappen van DDS- en CDS-functiegeneratoren.

een 20 MHz DDS 30 MHz TiePie HS5-530 CDS Verbetering
Total Harmonic Distortion >0.2 % 0.04 % 5 keer beter
Jitter 500 ps 20 ps 25 keer beter
Signaalfrequentiebereik 200 kHz 30 MHz 150 keer beter
Geheugengrootte 128 K 64 M 512 keer groter
Stijgtijd 20 ns 8 ns 2,5 keer beter
Tabel 1: Voordelen van een Handyscope HS5 Arbitrary waveform generator uitgerust met CDS-technologie.

De Handyscope HS5 CDS-technologie deelt alle prestatievoordelen van DDS, terwijl het de volgende significante voordelen toevoegt:

  • blokgolven en puls-golfvormen hebben minder jitter
  • reproductie van driehoeksignalen is nauwkeuriger en is mogelijk tot veel hogere frequenties
  • reproductie van arbitraire golfvormen is nauwkeuriger, omdat geheugen punt voor punt gelezen wordt
  • signalen kunnen iedere lengte hebben van 8 punten tot 64 miljoen punten
  • segmentatie en sequencing zijn mogelijk.

Omdat de Handyscope HS5 uitgerust met CDS-technologie ieder punt in het golfvormgeheugen gebruikt en geen punten overslaat of herhaalt, worden arbitraire golfvormen veel nauwkeuriger gereproduceerd. Dit resulteert in een extreem lage Total Harmonic Distortion (THD) zoals te zien is in figuur 3, die een spectrum toont van een gegenereerde 50 kHz sinus.

TiePie Handyscope HS5 biedt de laagste THD in zijn klasse. Een 50 kHz 0 dB sinus toont een -90 dB tweede harmonische en een derde harmonisch van -88 dB.

Figuur 3: TiePie Handyscope HS5 biedt de laagste THD in zijn klasse. Een 50 kHz 0 dB sinus toont een -90 dB tweede harmonische en een derde harmonisch van -88 dB.

Conclusie

De TiePie CDS-technologie is superieur aan de oude DDS dat enkele duidelijke nadelen heeft met betrekking tot jitter en vervorming. Beginnend met de TiePie Handyscope HS5 die een oscilloscoop met een Arbitrary waveform generator combineert, gebruikt TiePie engineering nu CDS-technologie om alle voordelen van CDS te behouden terwijl de nadelen worden opgeheven. Elk punt in het golfvormgeheugen wordt gebruikt, en slechts eenmaal, om een echte vorm golfvorm op te wekken, wat inhoudt dat golfvormen met een hogere getrouwheid gereproduceerd worden. Jitter en vervorming zijn significant verminderd. Aanvullende functionaliteit als segmentatie en sequencing zijn nu mogelijk. De innovatieve en geavanceerde CDS-technologie geeft de functie/arbitraire golfvormgeneratorindustrie een nieuwe impuls voor nu en in de toekomst.