Генератор логических последовательностей — это техническое устройство, формирующее сигналы для работы с цифровыми электронными схемами сразу по нескольким выходам.
Введение
Прогресс в сфере вычислительной техники основан на усовершенствовании программного обеспечения и созданию новых схемных и технологических принципов реализации элементной базы компьютерного оборудования. Иногда специалистам необходимо выполнить измерение характеристик проектируемой схемы и понять, что схема находится в соответствии с требованиями технического задания в пределах заданных ограничений и даже за их пределами. Данная операция именуется испытанием на предельно допустимых режимах и для неё требуется обеспечить не только измерение характеристик, но формирование нужного набора сигналов.
Инструментальный набор, позволяющий измерить характеристики цифровых схем, состоит из источника входного сигнала и регистрирующих приборов. Источник сигнала, или генератор сигнала, является источником воздействующего сигнала, который вместе с оборудованием, предназначенным для регистрации, даёт возможность сформировать окончательное измерительное решение. Пара данных приборов подключается ко входу и выходу изучаемого устройства
Основы проектирования генератора логических последовательностей
Генератор сигналов вырабатывает сигналы, применяемые как воздействующие сигналы при измерении характеристик электронного оборудования. Большая часть сегодняшних генераторов базируется на цифровых технологиях. Некоторые из них способны соответствовать и цифровым и аналоговым требованиям, но оптимальным, однако, считается решение, в котором решается задача формирования или аналоговых или цифровых сигналов.
Генераторы цифровых сигналов, или иначе логические источники, делятся на следующие классы:
- Импульсные генераторы, создающие поток сигналов прямоугольной формы или импульсов на определённом количестве выходов и, как правило, высокочастотных. Применяются для исследования высокоскоростных цифровых устройств.
- Генераторы цифровых последовательностей, или иначе генераторы данных, способные создавать восемь, шестнадцать и больше синхронных потоков импульсов, используемых как воздействующие сигналы, подаваемые на компьютерные шины, цифровые устройства телекоммуникаций и тому подобное.
Генераторы сигналов могут использоваться для самых разных целей, но в плане электронных измерений они подразделяются на следующие категории:
- Использование генераторов для проверки цифровых устройств.
- Использование генераторов для измерения характеристик.
- Использование генераторов для тестирования цифровых устройств в предельном режиме.
Известен ряд методов формирования сигналов при помощи генераторов. Какой метод выбрать определяется имеющейся информацией об изучаемом объекте и его входных характеристиках, а также требуется или нет замешивать в сигнал ошибки или искажения и тому подобное.
Известны три основных метода выработки сигналов современными генераторами:
- Формирование абсолютно новых сигналов, предназначенных для моделирования и тестирования.
- Использование репликации, то есть синтез недоступных реальных сигналов, например полученных при помощи осциллографа или логического анализатора.
- Генерация, то есть формирование идеальных или с искажениями опорных сигналов для промышленных стандартов в пределах заданных допусков.
Прямоугольные сигналы и меандры считаются основными сигналами, являющимися базой всего цифрового оборудования. Сигнал типа меандр можно представить как напряжение, которое переключается среди двух фиксированных уровней через определённые временные интервалы.
Меандр считается наилучшим сигналом тактовой частоты для компьютерного оборудования, устройств коммуникаций на беспроводной основе, телевизионных систем высокой чёткости и некоторых других устройств.
Генераторы сигналов, обобщённо, могут быть поделены на следующие типы:
- Генераторы, вырабатывающие смешанные сигналы.
- Генераторы (источники) логических сигналов.
Генераторы цифровых (логических) сигналов применяются для выдачи сигналов в цифровые системы, у них на выходе формируется последовательность бинарных импульсов. Функционал источников цифровых сигналов настроен для использования с компьютерными шинами и подобными приложениями. Этот функционал может иметь в своём составе программные средства для оперативной выработки цифровых последовательностей, а также аппаратное обеспечение, позволяющее, например, согласовать уровни логических компонентов разных серий.
Источниками логических сигналов являются специальные приборы, которые отвечают определённым требованиям по тестированию цифровых устройств. Они должны отвечать требованиям специализированных проверочных сигналов для цифрового оборудования, требующих больших по длине, беспрерывных двоичных последовательностей, имеющих специальное содержание и временные характеристики. Источники логических сигналов подразделяются на следующие классы:
- Генераторы, вырабатывающие импульсные последовательности.
- Генераторы, вырабатывающие временные соотношения.
Генераторы импульсных последовательностей формируют вывод меандров или потока импульсов на определеннее количество выходов, как правило, на высокой частоте. Когда отсутствует модуляция импульсного потока, то этот поток не несёт никаких информационных данных. Но повышенная частота и наличие крутых фронтов импульсного генератора делают его идеальным устройством для реализации тестов цифровых устройств, обладающих высокой скоростью.
Генератор временных соотношений, именуемый иначе генератором кодовых последовательностей или генератором данных, формирует потоки единиц и нулей, требуемые для реализации тестов компьютерных шин, микропроцессорных модулей и иных цифровых компонентов.
