مولد الوظائف

تُنتج مولدات الوظائف البسيطة عادةً موجة مثلثية الشكل، يمكن التحكم بترددها بسلاسة أو على مراحل. ^{[ 3 ]} تُستخدم هذه الموجة المثلثية كأساس لجميع مخرجاتها الأخرى. تُولّد الموجة المثلثية عن طريق شحن وتفريغ مكثف بشكل متكرر من مصدر تيار ثابت . ينتج عن ذلك منحنى جهد تصاعدي وتنازلي خطي . عندما يصل جهد الخرج إلى حدود عليا أو دنيا، يُعكس الشحن أو التفريغ باستخدام مُقارن ، مما يُنتج الموجة المثلثية الخطية. بتغيير التيار وحجم المكثف، يمكن الحصول على ترددات مختلفة. يمكن إنتاج موجات سن المنشار عن طريق شحن المكثف ببطء بتيار منخفض، ولكن باستخدام ثنائي (دايود) فوق مصدر التيار للتفريغ السريع - تُغير قطبية الثنائي قطبية موجة سن المنشار الناتجة، أي ارتفاع بطيء وهبوط سريع، أو ارتفاع سريع وهبوط بطيء.

يمكن الحصول بسهولة على موجة مربعة بنسبة تشغيل 50% من خلال ملاحظة ما إذا كان المكثف يُشحن أو يُفرغ، وهو ما ينعكس في خرج مُقارن تبديل التيار. ويمكن الحصول على نسب تشغيل أخرى (نظريًا من 0% إلى 100%) باستخدام مُقارن وإشارة سن المنشار أو الموجة المثلثية. تحتوي معظم مولدات الإشارات أيضًا على دائرة تشكيل ثنائية غير خطية قادرة على تحويل الموجة المثلثية إلى موجة جيبية دقيقة نسبيًا عن طريق تقريب زوايا الموجة المثلثية في عملية مشابهة لعملية القص في أنظمة الصوت.

يُعدّ عداد الحلقة المتحركة ، المعروف أيضًا باسم عداد جونسون ، ودائرة تشكيل المقاومة الخطية طريقة بديلة لإنتاج تقريب للموجة الجيبية. ولعلّ هذا أبسط مذبذب يتم التحكم فيه رقميًا . ولعلّ استخدام عدادين من هذا النوع هو أبسط طريقة لتوليد مفتاح إزاحة التردد ذي الطور المستمر المستخدم في إشارات الترددات المتعددة ثنائية النغمة ونغمات المودم القديمة . ^{[ 4 ]}

يمكن لمولد الإشارات النموذجي توفير ترددات تصل إلى 20  ميجاهرتز. أما مولدات الترددات الراديوية للترددات الأعلى، فهي ليست مولدات إشارات بالمعنى الدقيق للكلمة، لأنها عادةً ما تنتج إشارات جيبية نقية أو معدلة فقط.

قد تحتوي مولدات الوظائف، مثل معظم مولدات الإشارات ، على مُخفِّف ، ووسائل متنوعة لتعديل شكل الموجة الخارجة، وغالبًا ما تتمتع بقدرة على "مسح" تردد الموجة الخارجة تلقائيًا وبشكل متكرر (باستخدام مذبذب مُتحكَّم فيه بالجهد ) بين حدين يحددهما المُشغِّل. هذه القدرة تُسهِّل تقييم استجابة التردد لدائرة إلكترونية مُحدَّدة .

يمكن لبعض مولدات الوظائف أيضًا توليد ضوضاء بيضاء أو وردية .

تُسمى مولدات الوظائف الأكثر تطوراً بمولدات الموجات العشوائية (AWG). وهي تستخدم تقنيات التركيب الرقمي المباشر (DDS) لتوليد أي شكل موجي يمكن وصفه بجدول من السعات والخطوات الزمنية.

المواصفات النموذجية لمولد الوظائف للأغراض العامة هي:

• يُنتج هذا الجهاز موجات جيبية، ومربعة، ومثلثة، ومنشارية (منحدرة)، ونبضية. ويمكن لمولدات الموجات العشوائية إنتاج موجات بأي شكل. ^{[ 2 ]}
• يمكنه توليد نطاق واسع من الترددات. على سبيل المثال، يغطي جهاز Tektronix FG 502 (حوالي عام 1974) نطاقًا من 0.1  هرتز إلى 11  ميجاهرتز. ^{[ 5 ]}
• استقرار التردد بنسبة 0.1 بالمائة في الساعة للمولدات التناظرية ^{[ 5 ]} أو 500 جزء في المليون للمولد الرقمي.
• يبلغ الحد الأقصى لتشوه الموجة الجيبية حوالي 1% (دقة شبكة تشكيل الثنائيات) للمولدات التناظرية. ^{[ 6 ]} قد يكون لمولدات الموجات العشوائية تشوه أقل من -55 ديسيبل تحت 50 كيلوهرتز وأقل من -40 ديسيبل فوق 50 كيلوهرتز.
• يمكن لبعض مولدات الوظائف أن تكون متزامنة الطور مع مصدر إشارة خارجي، والذي قد يكون مرجع تردد أو مولد وظائف آخر.
• قد يتم دعم تعديل السعة (AM) أو تعديل التردد (FM) أو تعديل الطور (PM).
• سعة الخرج تصل إلى 10 فولت من الذروة إلى الذروة .
• يمكن تعديل السعة، عادةً بواسطة مخفف معاير بخطوات عشرية وتعديل مستمر داخل كل عقد.
• توفر بعض المولدات جهد إزاحة تيار مستمر، على سبيل المثال قابل للتعديل بين -5 فولت و +5 فولت. ^{[ 2 ]}
• مقاومة خرج تبلغ 50 أوم .

يتمثل أحد الأساليب المختلفة تمامًا لتوليد الدوال في استخدام تعليمات برمجية لتوليد شكل موجي، مع إمكانية إخراجه. على سبيل المثال، يمكن استخدام حاسوب رقمي متعدد الأغراض لتوليد الشكل الموجي؛ وإذا كان نطاق التردد والسعة مناسبين، فيمكن استخدام بطاقة الصوت الموجودة في معظم الحواسيب لإخراج الموجة المولدة.

عنصر دائرة إلكترونية يُستخدم لتوليد أشكال موجية داخل أجهزة أخرى، ويمكن استخدامه في دوائر الاتصالات وأجهزة القياس، وكذلك في أجهزة توليد الوظائف. ومن الأمثلة على ذلك الدوائر المتكاملة Exar XR2206 ^{[ 7 ]} و Intersil ICL8038 ، والتي يمكنها توليد أشكال موجية جيبية ومربعة ومثلثة ومنحدرة ونبضية بتردد قابل للتحكم فيه بواسطة الجهد .

عنصر دائرة إلكترونية يُنتج خرجًا يتناسب مع دالة رياضية معينة (مثل الجذر التربيعي) لمدخله؛ تُستخدم هذه الأجهزة في أنظمة التحكم بالتغذية الراجعة وفي الحواسيب التناظرية . ومن الأمثلة عليها أنبوب رايثيون QK329 ذو قانون التربيع ^{[ 8 ]} ومضخم إنترسيل ICL8048 اللوغاريتمي/المضاد للوغاريتمي. ^{[ 9 ]}