함수발생기(파형발생기) (Function Generator)

한 줄 정의: 사인파, 구형파, 삼각파 등 원하는 파형과 주파수의 전기신호를 만들어 회로나 소자에 입력해주는 실험기구입니다.

쉽게 풀면

함수발생기는 다이얼이나 버튼으로 파형의 모양, 주파수, 진폭을 자유롭게 설정하면 그에 맞는 전기신호를 출력 단자로 내보내는 기기입니다. 마치 원하는 음의 높낮이와 모양을 골라 소리를 만들어내는 신디사이저처럼, 실험자가 원하는 형태의 전기 파동을 인위적으로 만들어낼 수 있습니다. 만들어진 신호는 보통 오실로스코프로 화면에 띄워 눈으로 확인하면서 회로나 소자의 반응을 관찰하는 데 사용됩니다. 최근에는 디지털 방식으로 정밀한 파형을 생성하는 제품이 많이 쓰입니다.

왜 중요한가

전자회로, 공진현상, 필터 특성 등을 실험하려면 조건이 통제된 입력 신호가 필요한데, 함수발생기는 이러한 표준 신호원 역할을 합니다. 주파수를 바꿔가며 회로의 응답을 관찰하는 주파수 응답 실험에서 특히 필수적인 기구입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"함수발생기로 1kHz 사인파 신호를 인가하여 RC 필터의 주파수 응답 특성을 측정하였다."

일정한 파형의 신호를 걸어주고 회로가 어떻게 반응하는지 봤다는 뜻입니다.

"압전 진동자의 공진 특성을 확인하기 위해 함수발생기로 구동 주파수를 소인(sweep)하며 출력 전압을 기록하였다."

주파수를 점점 바꿔가며 언제 진동자가 가장 크게 반응하는지 찾았다는 의미입니다.

조금 더 깊게 보면

함수발생기는 보통 사인파·구형파·삼각파·톱니파 등 여러 파형을 지원하며, 진폭, 오프셋, 듀티비 등을 함께 조절할 수 있습니다. 아날로그 방식은 회로의 발진을 이용해 파형을 만들고, 디지털 방식(DDS 방식)은 저장된 파형 데이터를 디지털-아날로그 변환해 더 정밀하고 안정적인 신호를 생성합니다.

주의할 점

출력 임피던스와 부하 임피던스가 맞지 않으면 실제 인가되는 전압이 설정값과 달라질 수 있으므로, 오실로스코프 등으로 실제 출력을 확인하며 실험하는 것이 좋습니다.