เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง (Arbitrary waveforms generators) อาจเรียกอีกอย่างว่า AWG หรือบางครั้งก็เรียกว่า ARB ซึ่งย่อมาจาก arbitrary (แบบกำหนดเอง)

รูปคลื่นที่สร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง (AWG) อาจเป็นแบบซ้ำๆ หรือบางครั้งอาจเป็นแบบยิงครั้งเดียว หากรูปคลื่นของ AWG เป็นแบบยิงครั้งเดียว จะต้องมีกลไกการกระตุ้นเพื่อกระตุ้น AWG และอาจรวมถึงเครื่องมือวัดด้วย

เครื่อง AWG สามารถสร้างรูปคลื่นแบบกำหนดเองได้ โดยกำหนดจากชุดค่าต่างๆ เช่น "จุดอ้างอิง" ที่ป้อนเพื่อกำหนดค่าของรูปคลื่นในช่วงเวลาที่กำหนด สามารถสร้างรูปคลื่นดิจิทัลหรือแม้แต่รูปคลื่นอนาล็อกก็ได้

ด้วยเหตุนี้ เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองจึงเป็นอุปกรณ์ทดสอบชนิดหนึ่งที่สามารถสร้างรูปคลื่นได้แทบทุกรูปแบบตามต้องการ

ก่อนที่จะลงทุนซื้อเครื่องมือทดสอบสร้างรูปคลื่นแบบกำหนดเองแยกต่างหาก ควรตรวจสอบดูก่อนว่ามีเครื่องมือดังกล่าวอยู่แล้วหรือไม่ ออสซิลโลสโคปสมัยใหม่จำนวนมากมี AWG ที่รวมอยู่ในตัวเครื่อง และมักจะสามารถทำงานร่วมกับฟังก์ชันของออสซิลโลสโคปเพื่อบันทึกรูปคลื่นได้

เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองนั้นคล้ายคลึงกับเครื่องกำเนิดฟังก์ชันมาก แต่มีความยืดหยุ่นในการสร้างรูปคลื่นมากกว่า และโดยทั่วไปแล้วมีความซับซ้อนกว่า จึงมีราคาแพงกว่า

เทคนิคการสร้างรูปคลื่นแบบกำหนดเอง

มีหลายวิธีในการออกแบบเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง โดยวิธีการเหล่านี้อาศัยเทคนิคทางดิจิทัล และการออกแบบจะแบ่งออกเป็นหมวดหมู่หลักดังต่อไปนี้:

• การสังเคราะห์สัญญาณ ดิจิทัลโดยตรง (Direct Digital Synthesis, DDS):   เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองประเภทนี้มีพื้นฐานมาจากเครื่องสังเคราะห์ความถี่แบบ DDS และบางครั้งอาจเรียกว่าเครื่องกำเนิดฟังก์ชันแบบกำหนดเอง (Arbitrary Function Generator, AFG)
• เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองด้วยสัญญาณนาฬิกาแบบปรับได้   เครื่องกำเนิดสัญญาณฟังก์ชันแบบกำหนดเองด้วยสัญญาณนาฬิกาแบบปรับได้นั้นมีความยืดหยุ่นมากกว่าเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองชนิดอื่นๆ โดยทั่วไปแล้วเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองเหล่านี้มีความยืดหยุ่นมากกว่า แม้ว่าจะมีข้อจำกัดบางประการที่ไม่มีในรุ่น DDS ก็ตาม บางครั้งเครื่องกำเนิดเหล่านี้จะถูกเรียกว่าเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเอง (AWG) แทนที่จะเรียกว่าเครื่องกำเนิดสัญญาณฟังก์ชันแบบกำหนดเอง
• เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองแบบผสมผสาน (Combined Arbitrary Waveform Generator:   AWG) รูปแบบนี้เป็นการผสมผสานระหว่างรูปแบบอื่นๆ ทั้งสองแบบ ได้แก่ เทคนิค DDS และเทคนิคนาฬิกาแปรผัน ด้วยวิธีนี้จึงสามารถนำข้อดีของทั้งสองระบบมาใช้ได้ในอุปกรณ์ทดสอบเพียงชิ้นเดียว

เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง (Arbitrary Waveform Generator หรือ ARB) เกิดขึ้นได้จากความก้าวหน้าของเทคโนโลยีดิจิทัล จะเห็นได้ว่าเทคนิคที่ใช้ทั้งหมดเป็นแบบดิจิทัลในเชิงแนวคิด ด้วยชิปอย่างเช่น Direct Digital Synthesis (DDS) ที่ปัจจุบันมีวางจำหน่ายในราคาที่ค่อนข้างต่ำ ทำให้การออกแบบและการผลิต ARB ทำได้ง่ายกว่าเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมามาก

นอกจากนี้ควรกล่าวด้วยว่ามีซอฟต์แวร์บางตัวที่สามารถสร้างรูปคลื่นตามต้องการได้ ซึ่งสามารถใช้งานบนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้ แม้ว่าจะเป็นทางเลือกที่ราคาถูกมากในการจัดหาเครื่องมือทดสอบดังกล่าว แต่เนื่องจากวงจรเอาต์พุตของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลอาจจำกัดความสามารถและประสิทธิภาพอย่างมาก

เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง มีความละเอียดและความเร็วที่เหมาะสม

คุณสมบัติหลักสองประการสำหรับเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองคือ ความละเอียดและความเร็ว พารามิเตอร์ทั้งสองนี้เป็นตัวกำหนดความแม่นยำในการสร้างรูปคลื่น โดยถูกควบคุมโดยองค์ประกอบต่างๆ ภายในวงจรเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง

ความละเอียดของแอมพลิจูดขึ้นอยู่กับความละเอียดของตัวแปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นอนาล็อก (D/A หรือ D2A) ซึ่งอธิบายได้ในแง่ของจำนวนบิต ความละเอียด 12 บิตจะให้ขั้นแอมพลิจูด 4096 ขั้น

ความเร็วของเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองก็มีความสำคัญมากเช่นกัน อัตราการทำซ้ำสูงสุดของรูปคลื่นนั้นขึ้นอยู่กับสองปัจจัย ได้แก่ ความยาวของรูปคลื่นในแง่ของจำนวนตัวอย่างที่จำเป็นในการจำลองรูปคลื่น และความถี่สัญญาณนาฬิกาสูงสุด ตัวอย่างเช่น หากเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองมีความถี่สัญญาณนาฬิกาสูงสุด 25 MHz และรูปคลื่นมี 1000 จุด อัตราการทำซ้ำสูงสุดจะเป็น 25 kHz หากต้องการอัตราการทำซ้ำที่สูงกว่านี้ จะต้องลดจำนวนตัวอย่างลง เนื่องจากจะไม่สามารถเพิ่มความถี่สัญญาณนาฬิกาในเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองได้!

การบันทึกรูปคลื่น

ก่อนที่เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองจะสามารถสร้างสัญญาณได้ จำเป็นต้องป้อนจุดสำหรับเอาต์พุตที่ต้องการ มีหลายวิธีในการบันทึกหรือสร้างรูปคลื่นสำหรับเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเอง:

• บันทึกรูปคลื่นจริง สามารถทำได้โดยใช้เครื่องแปลงสัญญาณดิจิทัลหรือออสซิลโลสโคปดิจิทัล
• ใช้ฟังก์ชันแก้ไขรูปคลื่นในตัวของเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง (AWG) AWG หลายรุ่นมีความสามารถในการสร้างและแก้ไขรูปคลื่นในระดับหนึ่งอยู่แล้ว แม้ว่าอาจจะไม่ยืดหยุ่นเท่ากับโซลูชันการแก้ไขแบบเต็มรูปแบบบนคอมพิวเตอร์ก็ตาม
• อีกวิธีหนึ่งคือการสร้างรูปคลื่นโดยใช้ซอฟต์แวร์ที่ทำงานบนพีซี มีซอฟต์แวร์ตัดต่อดิจิทัลที่ซับซ้อนมากให้เลือกใช้ และช่วยให้สามารถใส่ลูกเล่นต่างๆ ได้มากมาย

สามารถใช้วิธีใดวิธีหนึ่งก็ได้ จากนั้นจึงดาวน์โหลดข้อมูลดิจิทัลลงในเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเอง (Arbitrary Waveform Generator หรือ AWG) เพื่อให้สามารถสร้างเอาต์พุตที่ต้องการได้ ควรจำไว้ว่า AWG ทุกรุ่นอาจไม่มีฟังก์ชันการบันทึกและป้อนสัญญาณรูปคลื่นครบถ้วน

ความสามารถในการสร้างรูปคลื่นแบบกำหนดเองเพิ่มเติม

เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองบางชนิดสามารถทำงานเป็นเครื่องกำเนิดฟังก์ชันทั่วไปได้เช่นกัน ซึ่งอาจรวมถึงรูปคลื่นมาตรฐาน เช่น ไซน์ สี่เหลี่ยม ทางลาด สามเหลี่ยม สัญญาณรบกวน และพัลส์ บางรุ่นมีรูปคลื่นเพิ่มเติมในตัว เช่น เวลาเพิ่มขึ้นและลดลงแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล sinx/x เป็นต้น ด้วยวิธีนี้ เครื่องมือเพียงชิ้นเดียวสามารถใช้งานได้หลากหลาย แม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องใช้ความสามารถในการสร้างรูปคลื่นแบบกำหนดเองอย่างเต็มรูปแบบก็ตาม ซึ่งจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการซื้อเครื่องกำเนิดหลายเครื่องสำหรับวัตถุประสงค์ที่คล้ายคลึงกัน

เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองบางชนิดมีความสามารถในการสร้างรูปแบบคำบนขั้วต่อหลายบิตเพื่อจำลองการส่งข้อมูล โดยผสมผสานคุณสมบัติของทั้งเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเองและเครื่องกำเนิดรูปแบบดิจิทัลเข้าด้วยกัน

แอปพลิเคชันเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบกำหนดเอง

AWG ถูกนำไปใช้ในงานหลายประเภทที่ต้องการรูปคลื่นเฉพาะทาง ซึ่งสามารถพบได้ในหลากหลายภาคส่วนของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

เพื่อให้เห็นภาพรวมของการใช้งาน AWG บางส่วน เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองที่ใช้ DDS สามารถสร้างสัญญาณที่มีการชดเชยเฟสหรือความถี่ที่เกี่ยวข้องกับอัตราส่วนที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างสัญญาณต่างๆ เช่น คลื่นไซน์หลายเฟส กลุ่มจุด IQ หรือจำลองสัญญาณจากระบบกลไกแบบเฟือง เช่น เครื่องยนต์เจ็ท นอกจากนี้ยังสามารถสร้างการมอดูเลชั่นแบบซับซ้อนระหว่างช่องสัญญาณได้อีกด้วย

เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองอาจไม่ใช่เครื่องมือทดสอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด แต่ก็มีประโยชน์อย่างมากในหลากหลายการใช้งาน เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองสมัยใหม่มีความยืดหยุ่นสูงและสามารถใช้สร้างรูปคลื่นเฉพาะเจาะจงเพื่อใช้ในการทดสอบการใช้งานต่างๆ ได้ บ่อยครั้งที่เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบกำหนดเองจะถูกรวมอยู่ในออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลสมัยใหม่