В этом обзоре речь пойдёт о генераторе сигналов Atten ATF20B — своего рода «Мерседесе» среди доступных НЧ генераторов. Это не очень дешёвая модель, обладающая широкими возможностями и просто мечта каждого радиолюбителя. Но обо всём по порядку.

Зачем нужен генератор?

Если вы радиолюбитель или разработчик электроники, то такой вопрос у вас просто не возникнет — необходимость генератора сигналов для вас очевидна. Для остальных поясню: генераторы используются для настройки и тестирования различных схем практически во всех областях аналоговой и цифровой электроники. И для любой лаборатории хороший генератор это вещь первой необходимости, сразу после паяльника (паяльной станции), осциллографа и лабораторного источника питания.

Генераторы бывают разные, в данном обзоре речь пойдёт о так называемом НЧ (низкочастотном) генераторе с диапазоном частот до 20 МГц. Этот диапазон покрывает большую часть потребностей домашнего радиолюбителя или лаборатории начального уровня. Кроме низкочастотных существует ещё множество других типов генераторов (высокочастотные, специализированные и т. д.), но НЧ это самый простой, доступный и востребованный тип генератора.

Цена вопроса

Низкочастотные генераторы отличаются своими возможностями (диапазоном частот, выходной мощностью, качеством генерируемого сигнала, его стабильностью, возможностью задавать ту или иную форму сигнала, возможностью сохранять в памяти установки, наличием различных типов дисплеев, возможностью связи с компьютером и т. п.) и, соответственно, стоимостью.

Atten ATF20B относится к продвинутым моделям и его стоимость колеблется от 13 – 17 тысяч рублей в Китае до 18 – 25 тысяч в России. Этот генератор можно купить в интернет-магазине Testers.ru, на момент написания обзора его цена (по акции) составляла всего 13 500 рублей.

Упаковка

Atten ATF20B поставляется в картонной коробке (общий вес 4,4 кг) со стандартными пенопластовыми амортизаторами, на фотографии видно всё, что входит в комплект поставки. Печатная инструкция отсутствует, но есть возможность скачать её электронную версию с сайта продавца. Инструкция на русском языке и довольно подробная, после её прочтения практически не остаётся вопросов по использованию генератора.

Комплектация

Кроме собственно генератора и ручки к нему в комплект поставки входит сетевой кабель и два кабеля для подключения тестируемой аппаратуры. Один из них имеет два BNC разъёма, другой BNC разъём и два «крокодила». Качество кабелей хорошее, к комплектации тоже претензий нет — включил генератор, подсоединил кабели — и работай.

Технические характеристики

Основные технические характеристики генератора:

• Максимальная частота: 20 МГц
• Метод генерации сигналов: DDS (прямой синтез)
• Погрешность установки частоты: ±2 х 10 -5 + 40 мГц
• Выходной уровень сигнала: от 2 мВ до 20 В
• Количество выходов: 2
• Частота дискретизации канала A: 100 МГц
• Частота дискретизации канала B: 12,5 МГц
• Глубина памяти: 1024 точки
• Разрешение ЦАП: 8 бит
• 32 формы сигнала: синус, меандр, пила, импульс, шум и др.
• Сигналы произвольной формы: 32 вида с частотой до 1 МГц
• Режимы модуляции: АМ, ЧМ, ФМ, ЧМн, ФМн
• Свипирование: линейное, частоты и амплитуды, вверх, вниз и др.
• Пакетная генерация: число циклов от 1 до 65000
• ЖК-дисплей: цветной, 320х240, диагональ 9 см
• Язык меню: английский
• Интерфейс: RS-232
• Размеры: 415х295х195 мм
• Масса: 3,5 кг

Как видно из списка характеристик, каналы A и B неравнозначны. Основным является канал A, а канал B ограничен по своим возможностям и является вспомогательным. Из списка также видны широкие возможности данного генератора по синтезу и манипулированию сигналами практически любой формы.

Возможности

Поскольку генератор формирует сигналы чисто цифровым методом (DDS), то он может генерировать сигналы практически любой формы и как угодно манипулировать их изменениями во времени. Это позволяет, в отличие от более простых генераторов, удовлетворить любые потребности экспериментатора — у вас не стоит вопрос как сформировать сложный сигнал, вы просто включаете Atten ATF20B и формируете сигнал нужный вам формы.

Защита от короткого замыкания

Стоит также отметить замечательную функцию защиты от короткого замыкания на выходе. Генератор позволяет до нескольких минут работать в режиме КЗ и у него при этом не выгорают выходные каскады. Это более чем полезная возможность и она уже не раз спасала тестируемый генератор — как аккуратно ты не подходишь к работе, а ошибки всегда встречаются на практике.

Выходное напряжение

Этот генератор обладает вполне приличным выходным напряжением до 20 вольт, т. е. формирует не «слабенькие» тестовые сигналы, а может применяться для управления схемами и устройствами, требующими некоторой мощности генератора. Это выгодно отличает его от более простых генераторов с небольшим напряжением и небольшой мощностью выходного сигнала.

Модификации

Существует несколько модификаций этого генератора, отличающиеся наличием связи с компьютером, USB портом (в данной модели отсутствует), количеством дополнительных входов и выходов сигналов, наличием усилителя мощности и т. п. функциями. Эта модель имеет индекс ATF20B, существуют также модели ATF20B+ и т. д.

Внешний вид

Генератор в комплекте имеет дополнительные аксессуары — мощную ручку для переноски и резиновые бамперы для предохранения от ударов и вибраций при использовании в рабочих условиях.

Базовым является вид в сборе, когда и ручка и бамперы присоединены к корпусу. Генератор находится в полной боевой готовности.

Ручка довольно массивная и не всегда она нужна. Конструкция генератора Atten ATF20B предусматривает её лёгкий демонтаж, ручку можно в любой момент снять или прикрепить обратно к корпусу.

Бамперы тоже не всегда нужны, они значительно увеличивают габариты и без того немаленького генератора и их тоже можно в любой момент снять или присоединить обратно. Кроме того, бамперы придают генератору брутальный вид и не каждому эстету это понравится.

Ну и наконец полное избавление от дополнительных аксессуаров. Этот вариант хорошо подойдёт для стоечного дизайна и для экономии места, которого всегда не хватает в любой лаборатории.

Передняя панель

Герой этого обзора во всей красе. Стандартный дизайн, ничего лишнего и одновременно присутствуют все органы управления необходимые для работы с генератором. Дисплей яркий и контрастный, видны два BNC коннектора первого и второго каналов (в терминологии производителя канала A и канала B).

Панель управления

На фотографии видны шесть кнопок выбора формы генерируемого сигнала: синусоидальный, прямоугольный, треугольный и т. д. Правее от этих кнопок находится псевдо-джойстик для работы с экраном и, чуть ниже, цифровая клавиатура для прямого введения цифровых значений.

Выше расположены восемь кнопок выбора режимов работы, рядом с ними находится многофункциональный поворотный регулятор, а под ним BNC разъёмы и кнопки включения и выключения каналов генератора.

Кнопки режимов работы и каналов подсвечиваются при нажатии, так что сразу видно в каком режиме находится генератор и какой из каналов в данный момент включён или выключен.

Интерфейс

Интерфейс управления генератором стандартный: справа от экрана находятся пять многофункциональных кнопок, текущее значение которых выводится на экране справа. То же самое относится к пяти кнопкам внизу экрана — нажимая на них можно выбирать дополнительные параметры, в данном случае единицу измерения частоты сигнала.

Также на экран выводятся все актуальные параметры генерируемого сигнала.

На фотографии видно, что на корпусе присутствует место для USB разъёма, но самого разъёма в данной модификации нет.

Вид сзади

Видны BNC разъёмы TTL выходов и BNC разъём входа внешней синхронизации. Тут же находится разъём RS-232 для подключения к компьютеру, гнездо для подключения сетевого кабеля и переключатель сетевого напряжения 110/220 В.

По бокам видны два винта из трёх, которые нужно открутить, чтобы разобрать корпус. Третий винт находится на нижней поверхности корпуса.

Вид сбоку

Вид генератора сбоку со снятыми бамперами и ручкой. Ничего примечательного.

Разборка

Переходим к разборке тестируемого генератора и изучению его внутреннего устройства.

Разбирается генератор на удивление просто — нужно открутить всего три винта и дальше его внутренне шасси вынимается из корпуса как из металлического конверта. По шкале удобства разборки 10 из 10.

Вид спереди на разобранный генератор. Видна основная плата, сетевой трансформатор и сигнальные разъёмы. Если присмотреться, то заметны пустые незанятые места для установки дополнительных разъёмов, которые используются в других модификациях генератора.

Вид сзади на разобранный генератор. Видна плата, управляющая интерфейсными кнопками передней панели и графическим экраном.

Вид слева. Видно пустующее место, предназначенное для установки охлаждающего вентилятора.

Вид справа. Хорошо видно место крепления ручки генератора, также видны отверстия для фиксации этой ручки в определённых положениях.

Вид сверху. Много пустого места возле трансформатора и абсолютно пустое место между основной платой и передней панелью.

Основная плата крупным планом. Именно здесь происходит вся магия синтеза различных сигналов на частотах до 20 МГц.

Главная виновница торжества — великая и ужасная ПЛИС Altera Cyclone.

Подключение и маркировка питающего трансформатора крупным планом, а также вид сверху на устройство задней панели генератора.

Интерфейсная плата, кабели и сетевой выключатель. И снова хорошо видно абсолютно пустое место внутри генератора.

Ещё одна Altera, только поменьше, управляющая дисплеем и интерфейсом.

Вид снизу на разобранный генератор. Видно подключение сигнальных и интерфейсных кабелей.

На этом с разборкой всё, переходим к тестированию и работе с Atten ATF20B. Что касается схемотехники генератора и его исполнения, то тут нет никаких ни вопросов, ни замечаний — всё выполнено на очень хорошем уровне.

Измерения

Тестировать генератор будем при помощи осциллографа UNI-T UTD2052CEX, полоса пропускания которого составляет 50 МГц,. Напомню, что генератор Atten ATF20B работает в диапазоне частот до 20 МГц.

План испытаний такой: выставляем различные частоты и различные формы сигналов на генераторе и смотрим, что он в действительности выдаёт на выход. Затем проведём нагрузочный тест и посмотрим как генератор ведёт себя под нагрузкой.

При включении генератор Atten ATF20B устанавливает синусоидальную форму выходного сигнала с частотой 1 кГц и амплитудой 2 вольта. На фото генератор и осциллограф соединены между собой комплектным кабелем. Теперь начинаем тестировать форму сигнала на более высоких частотах, начнём с синуса.

Синус

1 МГц. Не наблюдается никаких искажений, на экране идеальный синус.

10 МГц. Тот же результат, никаких искажений сигнала.

20 МГц. Несмотря на то, что это верхний предел частоты для этого генератора, всё также не наблюдается никаких искажений.

Отличный результат, можно сказать, что с синусом у Atten ATF20B никаких проблем нет.

Меандр

100 кГц. Почти идеальный меандр, видны только несущественные искажения.

1 МГц. Форма меандра приемлемая, но искажения уже становятся более заметными.

3 МГц. Все фронты и спады становятся заваленными, меандром этот сигнал можно назвать только с большой натяжкой, но он всё еще подходит для решения многих задач.

5 МГц. Это уже больше похоже на синус со срезанными верхушками. Можно сказать, что частота меандра 5 МГц уже недоступна для этого генератора.

Треугольник

100 кГц. Идеальный треугольник без видимых искажений сигнала.

500 кГц. Такой же идеальный треугольник.

1 МГц. Практически идеальный треугольник.

С треугольником у Atten ATF20B тоже всё в порядке. Мы не будем здесь тестировать все оставшиеся 29 форм сигналов и прочие функции генератора, это не входит в задачу этого обзора. Резюмируя, можно сказать, что с синтезом формы сигнала и его частоты генератор справляется отлично, за небольшими исключениями по формированию резких фронтов на частотах выше 3 МГц.

Работа на нагрузку

В качестве нагрузочного теста запитаем т. н. катушку Мишина на её резонансной частоте. Если вы не знаете, что такое «катушка Мишина», то можете найти много информации об этой технологии в интернете.

Исходные данные: с генератора подаётся сигнал амплитудой 15 В и частотой 190 кГц, катушка не в резонансе, напряжение на ней 13,98 В.

Катушка не в резонансе, электростатического поля нет, светодиодные индикаторы не горят.

Поднимаем частоту сигнала и на 309 кГц катушка входит в резонанс, фазы напряжения и тока совпадают, ток становится максимальным, амплитуда напряжения падает до 4,32 В. Точка имплозии достигнута!

Катушка в резонансе, появляется электростатическое поле, светодиодные индикаторы начинают ярко светиться. Генератор Atten ATF20B запитывает и «раскачивает» катушку без дополнительных усилителей мощности. При желании можно ещё поднять напряжение на генераторе до 20 В.

По результатам нагрузочных тестов можно сказать, что генератор прекрасно ведёт себя под нагрузкой и представляет собой отличный инструмент, который позволяет настраивать сложные электронные системы с точностью до 1 Гц.

Применение

Тестируемый генератор используется в лаборатории Hi-Lab.ru для разработки различных проектов, в том числе проекта Arduino Mega Server и AMS Pro и отлично зарекомендовал себя на практике.

Итого, плюсы и минусы

+ Плюсы

• Отличные возможности по генерации сигналов
• Частоты до 20 МГц
• Высокая точность формирования частоты сигнала
• Выходное напряжение до 20 В
• Защита от короткого замыкания на выходе
• Яркий и информативный дисплей

- Минусы

• Сравнительно высокая цена
• Искажения меандра на частотах выше 3 МГц

Заключение

В заключение можно сказать, что Atten ATF20B является прекрасным инструментом по генерации НЧ сигналов и если вы задумываетесь об оснащении своей лаборатории низкочастотным генератором, то Atten ATF20B будет отличным выбором.