NanoGen – Generator nanosekundowy

Opisywany poniżej, prościutki generator znajdzie różne zastosowania, ponieważ może wytwarzać przebieg prostokątny o dowolnej częstotliwości aż do 380 MHz. Może wytwarzać impulsy prostokątne o bardzo stromych zboczach, o dowolnej długości i częstotliwości powtarzania, nie krótsze niż 1,25 nanosekundy.

W artykule przedstawiony jest generator przebiegu prostokątnego – prosty, ale o zaskakujących parametrach. Pozwala uzyskać „prostokąt” o dowolnej częstotliwości, w zakresie od drobnych ułamków herca aż do imponujących 380 megaherców! Może wytwarzać impulsy o dowolnych parametrach; niezależnie ustawiany jest czas impulsu i czas przerwy, czyli częstotliwość i współczynnik wypełnienia. Co bardzo ważne, zbocza wytwarzanego przebiegu prostokątnego są bardzo strome: czas narastania i opadania jest krótszy niż pół nanosekundy. A w czasie 1 nanosekundy światło przebiega drogę około jednej trzeciej metra, a sygnał elektryczny w kablu pokonuje odległość około 20 centymetrów. W czasie zmiany stanu logicznego sygnału, sygnał w kablu przebiegnie mniej niż 10 centymetrów.

Do czego potrzebny jest taki generator?

Generatory przebiegu prostokątnego o bardzo stromych zboczach potrzebne są do różnych celów. W licznych zastosowaniach częstotliwość i wypełnienie przebiegu nie są istotne, a najważniejsza jest właśnie stromość zboczy. Impulsy o stromych zboczach pozwalają przeprowadzać rozmaite pomiary i eksperymenty związane z dopasowaniem falowym. Strome impulsy pozwalają przeprowadzać kompensację częstotliwościową rozmaitych obwodów i układów. Pozwalają też w prosty sposób określać pasmo przenoszenia przyrządów, w tym oscyloskopów.

Idealny przebieg prostokątny jest złożeniem nieskończonej liczby sinusoidalnych składowych (nieparzystych). Właśnie te harmoniczne pozwalają w prosty sposób sprawdzać pasmo przenoszenia i jego liniowość w takich urządzeniach jak wzmacniacze, tłumiki, sondy. Co istotne, pozwalają też sprawdzić pasmo przenoszenia oscyloskopów. Otóż powszechnie wykorzystuje się prosty wzór BW = 0,35 / tr, gdzie BW to szerokość pasma, a tr, to czas narastania. Dla ścisłości należy dodać, że dotyczy on prostych obwodów 1 rzędu, czyli na przykład popularnych obwodów – filtrów RC z jednym rezystorem i jednym kondensatorem. Jeżeli chodzi o układy mające charakter filtrów wyższych rzędów, zależność między pasmem przenoszenia i czasem narastania może być nieco inna i współczynnik we wzorze zamiast 0,35 może mieć wartość 0,4, a nawet więcej. Warto o tym wiedzieć, ale najczęściej wykorzystuje się właśnie wzór BW = 0,35 / tr.

Zgodnie z tym wzorem i zgodnie z fotografią 1, mój 250-megahercowy oscyloskop DHO924S ma pasmo przenoszenia 274 MHz.

Z fotografii 2 można oszacować, że ręczny, 50-megahercowy multimetrooscyloskop ZT-703S ma czas narastania około 7 nanosekund, czyli zgodnie z tą zależnością pasmo około 50 MHz.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w marcowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 3/2026). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 3/2026 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki
Szymon Burian sbu@op.pl

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.