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高速任意波形發(fā)生器的設計

作者: 時間:2010-09-15 來源:網(wǎng)絡 收藏

是目前電子測量儀器中發(fā)展最為快速的產(chǎn)品之一。它既可輸出標準函數(shù)信號,也可以產(chǎn)生由用戶定義的非標準函數(shù)波形(任意波形)信號,并且有豐富的模擬調(diào)制(AM,F(xiàn)M,PM)和數(shù)字調(diào)制(FSK,PSK)功能,能為不同的應用領域提供各種標準或非標準信號,尤其在水下聲納、通信、雷達導航、電子對抗等裝備的研制、生產(chǎn)、維修中,是必不可少的信號發(fā)生器?;跀?shù)字頻率合成技術,給出高速任意
波形發(fā)生器的設計方案。

1 高速的硬件設計
1.1 的工作原理
目前任意波形發(fā)生器的產(chǎn)生有兩種方案,一種方案是采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術產(chǎn)生任意波形,工作原理如圖1所示。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/187797.htm


一個標準的DDS電路應當由以下幾部分構成,既相位累加器、波形存儲器、D/A轉(zhuǎn)換器、低通或帶通濾波器構成。任意波形數(shù)據(jù)預先通過人機接口寫入波形存儲器中,相位累加器的作用是根據(jù)輸入的頻率控制字對參考振蕩器輸出的時鐘相位進行采樣。當相位累加器的步長為K時。任意波形的輸出頻率

式中,F(xiàn)s為固定采樣時鐘頻率,n為相位累加器長度,改變頻率控制字K,就可以改變DDS的輸出頻率。
采用DDS技術構成的任意波形發(fā)生器具有輸出頻率分辨率高、頻率改變相位連續(xù)等優(yōu)點,但也存在兩個重要缺陷。首先是當相位累加器的相位增量步長較大時,輸出波形將產(chǎn)生抖動;其次由于DDS技術不是逐點讀取波形存儲器中的數(shù)據(jù),因此輸出波形會丟失許多有用的信息。


任意波形發(fā)生器的另外一種設計方案如圖2所示,其工作原理是任意波形發(fā)生器的時鐘通過使計數(shù)器加1來改變由計數(shù)器構成的地址產(chǎn)生電路的輸出地址,計數(shù)器順序掃過波形存儲器中的每一個地址直到波形數(shù)據(jù)的末端,每個地址中的波形數(shù)據(jù)都被送至D/A轉(zhuǎn)換器中以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬信號,而后D/A轉(zhuǎn)換器的輸出信號還需經(jīng)過低通濾波器對D/A轉(zhuǎn)換器輸出信號的躍變邊緣進行平滑處理得到所需的任意波形。在這種方案中,所有波形數(shù)據(jù)都被送入D/A轉(zhuǎn)換器中,所以不會丟失波形數(shù)據(jù),但要全部輸出波形存儲器中定義的波形數(shù)據(jù)內(nèi)容,并且任意波形的輸出信號頻率可變,那么取樣時鐘的頻率就必需是可變的,這點與由DDS構成的任意波形發(fā)生器有著明顯的區(qū)別。采用該方案任意波形的輸出頻率

式中,F(xiàn)s為可變采樣時鐘頻率。
使用該方案電路結(jié)構簡單,能夠輸出復雜的任意波形,對于高速任意波形發(fā)生器最為適合?;谠摲桨傅娜我獠ㄐ伟l(fā)生器采樣速率可達200百萬次/秒,任意波形的最高輸出頻率可以達到50 MHz。高速任意波形發(fā)生器波形總體電路的方框圖如圖3所示。


1.2 任意波形產(chǎn)生電路的設計
如圖4所示,一個完整的任意波形產(chǎn)生電路主要由時鐘發(fā)生電路、地址計數(shù)器、波形存儲器、鎖存器、奇偶數(shù)據(jù)選擇電路以及D/A轉(zhuǎn)換器構成。


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