Signalgeneratoren (134)

Generell bezeichnet man als Signalgeneratoren elektronische Geräte, Baugruppen oder Konstruktionen, welche elektrische Signale mit einem bestimmtem Zeitverlauf erzeugen. Diese elektrischen Signale lassen sich als Spannungswerte definieren, die durch den Signalgenerator gesteuert werden. Dabei sind unterschiedliche Formen möglich. 

Ganz allgemein gesagt ist der Signalgenerator ein Oberbegriff für sämtliche Mess- und Prüfgeräte bzw. Generatoren, welche ein Signal erzeugen.

Populäre Formen der Signalerzeugung durch Signalgeneratoren sind beispielsweise analog-elektrische Kurven, eine Sinusschwingung, Rechteckschwingung, Dreiecksschwingung oder Sägezahnschwingung. Theoretisch lassen sich mit Signalgeneratoren aber auch beliebige viele mathematische Funktionen durch eine elektrische Spannungskurve abbilden.

Wieso benötigt man Signalgeneratoren?

In der Mess- und Prüftechnik dienen Signalgeneratoren dazu, elektrische Baugruppen auf Ihre Funktion zu prüfen. Ein Signalgenerator wird dabei genutzt, um das Eingangssignal zu erzeugen. Das entsprechende Ausgangssignal wird dann von einem Messgerät empfangen. Der Anwender kann dementsprechend prüfen, ob die Baugruppe das Eingangssignal des Signalgenerators in der gewünschten Form umsetzt.

In der einfachsten Form kann jede elektrische Baugruppe als Use Case für Signalgeneratoren betrachtet werden. Das reicht vom Prüfen einer einfachen Glühbirne - in diesem Fall simuliert der Signalgenerator den Impuls durch den Lichtschalter - über das Testen von Hifi-Verstärkern (Verstärkertest) bis hin zur Satellitensimulation. Denn auch hier muss ein Signal erzeugt werden, um die Funktion des Bauteils zu prüfen. Somit reicht das Einsatzgebiet von Signalgeneratoren von klassischen Alltagsgegenständen bis zu millionenschweren Bauteilen.

Weitere Anwendungsfälle sind beispielsweise die Nachbildung eines Oszillators, da der Signalgenerator ein vergleichsweise geringeres Phasenrauschen bietet und sich durch minimale Störsignale auszeichnet. So können Sie mit Hilfe des Signalgenerators die Systemleistung korrekt beurteilen und bei bedarf mit Subsystemen ergänzen.

Welche Formen von Signalgeneratoren gibt es?

Der Begriff "Signalgenerator" ist ein Obergriff für sämtliche Generatoren, welche ein Signal erzeugen. Dementsprechend ist die Welt der Signalgeneratoren recht vielfältig. Unterschieden wird unter anderem an den Möglichkeiten der Signalerzeugung und dem Einsatzort.

Gängige Typen von Signalgeneratoren sind unter anderem:

1) Funktionsgeneratoren

Ein Funktionsgenerator erzeugt meist einer der oben genannten häufigsten Funktionen. Üblicherweise wird dabei einer dieser Formen - Sinus, Rechteck, Dreieck und Sägezahn - erzeugt. Funktionsgeneratoren können typischerweise auch noch hinsichtlich ihrer Amplitude, Ihrem Offset und der Frequenz eingestellt werden. Ältere Modelle erzeugend dabei üblicherweise ihre Signale durch eine einfache analoge elektrische Schaltung. Neuere Signalgeneratoren arbeiten meist mit einer digitalen Signalerzeugung und einer Wandlung. 

2) Arbiträrsgeneratoren

Bei Arbiträrsgeneratoren können Nutzer die zu erzeugende Signalform frei programmieren. Bei diesen Signalgeneratoren ist keine Signalform vorgegeben. Das bietet flexible Einsatzmöglichkeiten für den Anwender, der somit auch komplexe Eingangssignale erzeugen kann. Mit High-End Arbiträrsgeneratoren lassen sich beinahe alle denkbaren Formen von Signalen erzeugen.

3) weitere Formen von Signalgeneratoren

Neben Funktionsgeneratoren und Arbiträrsgeneratoren werden Signalgeneratoren, je nach Anwendungsfall, auch Rauschgeneratoren (zur Prüfung des Rauschens), Signalanalysatoren oder auch Impulsgeneratoren genannt. Gängig ist auch eine Unterscheidung anhand der zu erzeugenden Signalform, beispielsweise bei Dreiecksgeneratoren, Rechtecksgeneratoren oder Sinus-Oszillatoren.

Neben den verschiedenen Formen, Bezeichnungen und Arten der Signalerzeugung lassen sich Signalgeneratoren auch hinsichtlich Ihres Einsatzortes und der Bauform unterscheiden. 

Stand-Alone-Systeme mit festem Arbeitsplatz im Labor sind meist komplette Systeme mit einer einfachen Steuerung - klassische Labor-Messgeräte

Als Modul beispielsweise innerhalb eines PXI-Racks bedienen Signalgeneratoren spezielle Prüf- und Entwicklungsumgebungen. Diese Module können auch Oszilloskope, Multimeter und weitere Prüfgeräte enthalten.

USB-Signalgeneratoren bzw. computergestützte Signalgeneratoren nutzen Software, um die Anforderungen an die Signalerzeugung umzusetzen.

Die Faktoren sind beim Kauf eines Signalgenerators entscheidend

Beim Kauf eines Signalgenerators sollten Sie insbesondere auf folgende Eigenschaften achten. 

• Der Frequenzbereich gibt Ihnen grundsätzlich Auskunft darüber, welche Frequenzen Sie grundsätzlich erzeugen können. Die Frequenz- und Amplitudengenauigkeit ist ebenfalls ein gängiges Bewertungskriterium: sie sagt Ihnen, wie nahe der reelle Output am eingestellten Sollwert liegt. Die Frequenz- und Amplituden-Schaltgeschwindigkeit beeinflusst, wie schnell Ihr neuer Signalgenerator von einem Wert zum nächsten umschalten kann.
• Die zu erzeugende Signalform ist das wichtigste Kriterium beim Signalgenerator-Kauf. Einen Signalgenerator zu kaufen, ohne sich vorher Gedanken zu machen, welche Signalformen das Gerät erzeugen muss, ist nicht sinnig. Benötigen Sie nur Standardwellenformen wie Dreieck, Rechteck und Sinus reichen einfache Funktionsgeneratoren völlig aus. Sollten Sie mehrere verschiedene individuelle Funktionen und Formen benötigen, ist ein Highend Arbiträrsgenerator Pflicht. 
• Bei einfachen Funktionsgeneratoren kann die Bauform eine Schlüsselrolle spielen. Je nach Einsatzort empfiehlt sich hier ein stationäres Laborgerät, ein Racksystem wie bsp. PXI Module, USB-Signalgeneratoren oder kleinere tragfähige Geräte.
• Bei Highend-Signalgeneratoren sind Faktoren wie Abtastrate, Auflösung, Signallänge,  Rauschen und Kalibrierung wichtig. Je nach Prüfung ist unter Umständen sogar eine Kalibrierung verpflichtend.

Welche Hersteller produzieren Signalgeneratoren?

Die folgenden Marken produzieren unter anderem Signalgeneratoren

• Keysight
• Rohde&Schwarz
• Tektronix
• Pico
• GW Instek
• WKS

Je nach Modell, Serie und Hersteller bieten Signalgeneratoren unterschiedliche Funktionen.

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