ปกตินักทดลองอิเล็กทรอนิกส์คงจะไม่มีใครไม่รู้จักฟังค์ชั่น เจนเนอเรเตอร์ หรือเครื่องปกำเนิดสัญญาณความถี่ โดยสัญญาณคลาสสิคมักจะเป็นคลื่นซายน์ สี่เหลี่ยม สามเหลี่ยม และปรับความถี่ได้ 0 ถึงกี่เมกกะเฮิร์ซก็ว่ากันไปตามสเปค ถ้ารุ่นพิเศษหน่อยก็อาจทำสวีปหรือสแกนความถี่ ทำburst ทำมอดดูเลชั่นได้ ปรับดิวตี้ไซเคิ้ลได้ ฯลฯ และราคาก็จะแพงขึ้นไปอีกระดับ
ฟังค์ชั่น เจนเนอเรเตอร์ แบบพื้นฐาน จะปรับได้แค่รูปสัญญาณ ความถี่ และระดับแรงดัน
รุ่นที่ก้าวหน้าขึ้นมาก็สามารถปรับฟังค์ชั่นต่างๆ มากขึ้น
แต่มีเจเนอเรเตอร์อีกชนิดที่นอกจากจะปรับฟังค์ชั่นชนิดที่ก้าวหน้าสุดๆ แล้ว ยังมีความพิเศษที่สามารถสร้างสัญญาณออกมาแบบไร้ขอบเขต คือแล้วแต่จะยัดข้อมูลเข้าไป ซึ่งเรียกว่า Arbitrary Waveform Generator หรือบางครั้งก็เรียก Programmable Waveform Generator มันเป็นลักษณะ Digitizing หรือนำอินพุทมาเข้ารหัสดิจิตอลและเก็บไว้ในแพทเทิร์น เมโมรี่ เมื่อจะใช้มันก็จะปล่อยข้อมูลนั้นออกมา
เมื่อก่อนเจเนอเรเตอร์แบบนี้ราคาแพงมากๆ แต่ด้วยเทคโนโลยีของระบบ DSP และไมโครคอนทรอลเลอร์ทำให้ราคาต่ำลงมาราคาใกล้เคียงกับฟังค์ชั่นเจนดีๆ ทั่วไปเลย ประมาณหมื่นนิดๆ ก็ซื้อได้แล้ว ทีนี้มันทำอะไรได้บ้างก็จะขอยกตัวอย่างจากที่ผมใช้อยู่แล้วกัน นั่นคือ Rigol DG1012
AWG ตัวนี้สามารถปล่อยสัญญาณได้ 2 ช่องเป็นอิสระต่อกัน แถมช่องที่ 2 ยังรับอินพุทมาวัดเป็นเครื่องนับความถี่ขนาด 200 MHz ได้ ข้อดีที่เป็น 2 ช่องคือ เหมือนเรามีเจนเนอเรเตอร์ 2 ตัวในตัวถังเดียว และยังสามารถปรับเลื่อนเฟสของแต่ละช่องให้ต่างกันตามต้องการได้ด้วย
ฟังค์ชั่นแบบเจนเนอเรเตอร์ดีๆ เช่น มอดดูเลท AM FM PM หรือ ทำเบิร์ส ทำสวีป มีหมดครบถ้วน แต่ที่อยากจะกล่าวคงเป็นเรื่องของ Aribitrary Function มากกว่า
หน้าตาของ AWG
การป้อนค่าทำได้ 2 แบบ คือใช้เคอร์เซอร์กับลูกบิด
อีกอย่างก็คือป้อนด้วย Numberic keypad สังเกตให้ดีจะเห็นว่าเราป้อนความถี่ต่ำได้ถึงระดับไมโครเฮิร์ซเลยทีเดียว
ปรับเฟส 0 องศา
ปรับเฟส 90 องศา (ลองเทียบเฟสกับรูปบน)
ปรับ PWM 10 % ที่ช่อง 1
เปลี่ยนเป็น ปรับ PWM 70 % ที่ช่อง 1
ในส่วน Arbitrary นั้นก็จะแยกเป็นกลุ่ม เช่น กลุ่มฟังค์ชั่นคณิตศาสตร์ กลุ่มฟังค์ชั่นจักรกล กลุ่มทั่วไป ฯลฯ แต่ละกลุ่มก็จะมีรูปคลื่นอยู่อีกมากมาย เช่นกลุ่มคณิตศาสตร์ ก็จะมีรูปคลื่น Tan Square root X2 Exponential ฯลฯ เป็นต้น
เมนูสัญญาณ Arbitrary ต่างๆ
รูปคลื่นของฟังค์ชั่นTan
รูปสัญญาณ TV
รูปสัญญาณ Lorentz
ประโยชน์ของสัญญาณแปลกๆ นี้ เพื่อที่จะหาการตอบสนองของวงจรหรือระบบที่ต้องการศึกษา เช่น ถ้าป้อนสัญญาณ X2 เข้าภาคIntegrator ของ PID จะเกิดอะไรขึ้น หรือ วงจรที่เราออกแบบรับกับการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ได้เร็วแค่ไหน หรือทดสอบการตอบสนองสัญญาณสไปค์กิ้งในสายสัญญาณเพื่อหาคุณภาพของสาย (ซึ่งอาจมีผลเกิดจากค่า RLC ในสาย) บางทีผมก็ใช้พวก Lorentz หรือ Sinc ทดสอบ สิ่งเหล่านี้ฟังค์ชั่นเจนฯ ธรรมดาไม่สามารถสร้างสถานะการณ์จำลองให้เราได้เลย
ที่เด็ดกว่านั้นคือเราสามารถสร้างสัญญาณขึ้นมาได้เอง ด้วยโปรแกรมที่เขาให้มา อย่างของตัวนี้จะใช้โปรแกรมชื่อ Ultrawave โดยอาจจะใช้แพทเทิร์นจากโปรแกรมที่ให้มา หรือ ใช้Excel สร้างฟังค์ชั่นแล้วโหลดเข้าโปรแกรมนี้ หรือ แม้กระทั่งเขียนด้วยมือ (free hand)
หน้าตาของโปรแกรม Ultrawave รูปด้านซ้ายคือแพทเทิร์นสัญญาณที่ให้มา
เลือกและปรับค่าให้เหมาะสม
เอาหลายๆ สัญญาณมายำกันตามที่เห็น
อันนี้เป็นสัญญาณที่เขียนด้วยมือ
จากนั้นก็เซฟเข้า Thumb Drive (หรือจะต่อตรงเข้า AWG จาก USB ด้านหลังก็ได้ โดยสั่ง export ในโปรแกรมนี้เลย)
เสียบไดร์ฟ เข้าพอร์ทจะเห็นไฟล์ที่สร้างไว้
ลองโหลดที่ยำสัญญาณออกมา
ลองโหลดที่เขียนสัญญาณด้วยมือ
จะเห็นว่า AWG นั้นมีประโยชน์กว่าฟังค์ชั่นเจนฯธรรมดามาก แต่ราคาไกล้เคียงกัน ยกตัวอย่างให้ดูตามรูปข้างล่าง
แต่ใช่ว่า AWG จะไม่มีข้อเสียเลย เนื่องจากมันเป็น Digitalize ทำให้สัญญาณไม่ต่อเนื่องเหมือน Analog Function Gen ทั่วไป ดังนั้นถ้าจะให้มีรายละเอียดสูง เครื่องก็ควรจะมี Sampling rate ที่สูง (ตัวนี้อยู่ที่ 100 ล้านแซมปลิ้งต่อวินาที ความถี่สูงสุด 15 MHz) และเมโมรี่เยอะหน่อย (ตัวนี้อยู่ที่ 4พันจุด หมายความว่า ที่คาบสัญญาณ 1 kHz (1 mSec) ความละเอียดแต่ละจุดจะอยู่ที่ 0.25 microsecond) อีกอย่างคือความถี่สูงสุด 15 MHz นั้นจะเป็นเฉพาะสัญญาณซายน์ พอเป็นสัญญาณอื่นเช่น คลื่นสี่เหลี่ยมกับ Arbitrary จะเหลือแค่ 4 MHz เท่านั้น หรือถ้าเป็นคลื่นสามเหลี่ยมก็ยิ่งหนักเหลือแค่ 150 kHz
สุดท้ายขอเอา AWG แมนนวลของ GWInstek มาให้ลองอ่านดูครับ เพราะราคาถูกมาก ยี่ห้อนี้ก็ถือว่าคุณภาพใช้ได้เลย
http://midas.herts.ac.uk/helpsheets/afg2000_user_manual.pdf 
แนะนำให้รู้จัก AWG (Arbitrary Wavefrom Generator) ครับ
ฟังค์ชั่น เจนเนอเรเตอร์ แบบพื้นฐาน จะปรับได้แค่รูปสัญญาณ ความถี่ และระดับแรงดัน
รุ่นที่ก้าวหน้าขึ้นมาก็สามารถปรับฟังค์ชั่นต่างๆ มากขึ้น
แต่มีเจเนอเรเตอร์อีกชนิดที่นอกจากจะปรับฟังค์ชั่นชนิดที่ก้าวหน้าสุดๆ แล้ว ยังมีความพิเศษที่สามารถสร้างสัญญาณออกมาแบบไร้ขอบเขต คือแล้วแต่จะยัดข้อมูลเข้าไป ซึ่งเรียกว่า Arbitrary Waveform Generator หรือบางครั้งก็เรียก Programmable Waveform Generator มันเป็นลักษณะ Digitizing หรือนำอินพุทมาเข้ารหัสดิจิตอลและเก็บไว้ในแพทเทิร์น เมโมรี่ เมื่อจะใช้มันก็จะปล่อยข้อมูลนั้นออกมา
เมื่อก่อนเจเนอเรเตอร์แบบนี้ราคาแพงมากๆ แต่ด้วยเทคโนโลยีของระบบ DSP และไมโครคอนทรอลเลอร์ทำให้ราคาต่ำลงมาราคาใกล้เคียงกับฟังค์ชั่นเจนดีๆ ทั่วไปเลย ประมาณหมื่นนิดๆ ก็ซื้อได้แล้ว ทีนี้มันทำอะไรได้บ้างก็จะขอยกตัวอย่างจากที่ผมใช้อยู่แล้วกัน นั่นคือ Rigol DG1012
AWG ตัวนี้สามารถปล่อยสัญญาณได้ 2 ช่องเป็นอิสระต่อกัน แถมช่องที่ 2 ยังรับอินพุทมาวัดเป็นเครื่องนับความถี่ขนาด 200 MHz ได้ ข้อดีที่เป็น 2 ช่องคือ เหมือนเรามีเจนเนอเรเตอร์ 2 ตัวในตัวถังเดียว และยังสามารถปรับเลื่อนเฟสของแต่ละช่องให้ต่างกันตามต้องการได้ด้วย
ฟังค์ชั่นแบบเจนเนอเรเตอร์ดีๆ เช่น มอดดูเลท AM FM PM หรือ ทำเบิร์ส ทำสวีป มีหมดครบถ้วน แต่ที่อยากจะกล่าวคงเป็นเรื่องของ Aribitrary Function มากกว่า
หน้าตาของ AWG
การป้อนค่าทำได้ 2 แบบ คือใช้เคอร์เซอร์กับลูกบิด
อีกอย่างก็คือป้อนด้วย Numberic keypad สังเกตให้ดีจะเห็นว่าเราป้อนความถี่ต่ำได้ถึงระดับไมโครเฮิร์ซเลยทีเดียว
ปรับเฟส 0 องศา
ปรับเฟส 90 องศา (ลองเทียบเฟสกับรูปบน)
ปรับ PWM 10 % ที่ช่อง 1
เปลี่ยนเป็น ปรับ PWM 70 % ที่ช่อง 1
ในส่วน Arbitrary นั้นก็จะแยกเป็นกลุ่ม เช่น กลุ่มฟังค์ชั่นคณิตศาสตร์ กลุ่มฟังค์ชั่นจักรกล กลุ่มทั่วไป ฯลฯ แต่ละกลุ่มก็จะมีรูปคลื่นอยู่อีกมากมาย เช่นกลุ่มคณิตศาสตร์ ก็จะมีรูปคลื่น Tan Square root X2 Exponential ฯลฯ เป็นต้น
เมนูสัญญาณ Arbitrary ต่างๆ
รูปคลื่นของฟังค์ชั่นTan
รูปสัญญาณ TV
รูปสัญญาณ Lorentz
ประโยชน์ของสัญญาณแปลกๆ นี้ เพื่อที่จะหาการตอบสนองของวงจรหรือระบบที่ต้องการศึกษา เช่น ถ้าป้อนสัญญาณ X2 เข้าภาคIntegrator ของ PID จะเกิดอะไรขึ้น หรือ วงจรที่เราออกแบบรับกับการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ได้เร็วแค่ไหน หรือทดสอบการตอบสนองสัญญาณสไปค์กิ้งในสายสัญญาณเพื่อหาคุณภาพของสาย (ซึ่งอาจมีผลเกิดจากค่า RLC ในสาย) บางทีผมก็ใช้พวก Lorentz หรือ Sinc ทดสอบ สิ่งเหล่านี้ฟังค์ชั่นเจนฯ ธรรมดาไม่สามารถสร้างสถานะการณ์จำลองให้เราได้เลย
ที่เด็ดกว่านั้นคือเราสามารถสร้างสัญญาณขึ้นมาได้เอง ด้วยโปรแกรมที่เขาให้มา อย่างของตัวนี้จะใช้โปรแกรมชื่อ Ultrawave โดยอาจจะใช้แพทเทิร์นจากโปรแกรมที่ให้มา หรือ ใช้Excel สร้างฟังค์ชั่นแล้วโหลดเข้าโปรแกรมนี้ หรือ แม้กระทั่งเขียนด้วยมือ (free hand)
หน้าตาของโปรแกรม Ultrawave รูปด้านซ้ายคือแพทเทิร์นสัญญาณที่ให้มา
เลือกและปรับค่าให้เหมาะสม
เอาหลายๆ สัญญาณมายำกันตามที่เห็น
อันนี้เป็นสัญญาณที่เขียนด้วยมือ
จากนั้นก็เซฟเข้า Thumb Drive (หรือจะต่อตรงเข้า AWG จาก USB ด้านหลังก็ได้ โดยสั่ง export ในโปรแกรมนี้เลย)
เสียบไดร์ฟ เข้าพอร์ทจะเห็นไฟล์ที่สร้างไว้
ลองโหลดที่ยำสัญญาณออกมา
ลองโหลดที่เขียนสัญญาณด้วยมือ
จะเห็นว่า AWG นั้นมีประโยชน์กว่าฟังค์ชั่นเจนฯธรรมดามาก แต่ราคาไกล้เคียงกัน ยกตัวอย่างให้ดูตามรูปข้างล่าง
แต่ใช่ว่า AWG จะไม่มีข้อเสียเลย เนื่องจากมันเป็น Digitalize ทำให้สัญญาณไม่ต่อเนื่องเหมือน Analog Function Gen ทั่วไป ดังนั้นถ้าจะให้มีรายละเอียดสูง เครื่องก็ควรจะมี Sampling rate ที่สูง (ตัวนี้อยู่ที่ 100 ล้านแซมปลิ้งต่อวินาที ความถี่สูงสุด 15 MHz) และเมโมรี่เยอะหน่อย (ตัวนี้อยู่ที่ 4พันจุด หมายความว่า ที่คาบสัญญาณ 1 kHz (1 mSec) ความละเอียดแต่ละจุดจะอยู่ที่ 0.25 microsecond) อีกอย่างคือความถี่สูงสุด 15 MHz นั้นจะเป็นเฉพาะสัญญาณซายน์ พอเป็นสัญญาณอื่นเช่น คลื่นสี่เหลี่ยมกับ Arbitrary จะเหลือแค่ 4 MHz เท่านั้น หรือถ้าเป็นคลื่นสามเหลี่ยมก็ยิ่งหนักเหลือแค่ 150 kHz
สุดท้ายขอเอา AWG แมนนวลของ GWInstek มาให้ลองอ่านดูครับ เพราะราคาถูกมาก ยี่ห้อนี้ก็ถือว่าคุณภาพใช้ได้เลย
http://midas.herts.ac.uk/helpsheets/afg2000_user_manual.pdf