任意波形信号发生器的设计.pdf

第 22 卷第 2期 洛阳大学学报 Vol. 22 No. 2 2 0 0 7 年 6 月 　　　　　　　　　　JOURNAL OF LUOYAN G UN IV ER SITY　　　　　　　　　　Jun. 2007 任意波形信号发生器的设计 丁纪峰 , 孙炎辉 (大连民族学院 , 辽宁 大连 116600) 摘 　要 : 本信号发生器依据直接数字频率合成原理合成信号 , 采用自行设计复杂可 编程逻辑器件的方案实现频率合成 , 扩展数据存储器存储波形的量化幅值 (波形数 ) 据 , 在单片机的控制与协调下输出频率和相位可调的信号波形. 该信号发生器可产生 任意波形 , 成本低 、体积小 、使用方便. 关键词 : 任意波形信号发生器 ; 直接数字合成 ; 复杂可编程逻辑器件 中图分类号 : TP2 12　文献标识码 : A 　文章编号 : 1007 - 113X (2007) 02 - 0079 - 04 1　引　言 任意波形信号发生器主要采用直接数字频率合成技术 (D irect D igital Frequency Syn the sis, 即 DD S) 来实现波形的合成. DD S的关键部分是相幅转换部分 , 根据相幅转换方式的不同 , DD S大致分为两类. ROM 查询表法 : ROM 中存储有不 同相位对应的幅度值 , 相位累加器输 出的相位值寻址 ROM , ROM 输出对应的幅度序列 , 实现相幅转换. 计算法 : 对相位累加器输出的相位值通过数学计算的方法得到对应的幅度值 , 实现相幅转换. 为了能够产生任意波形 , 本设计采用 ROM 查询表法. 目前使用最广泛的方式是利用高速存储器作 ( ) 查寻表 , 然后通过高速 DAC产生已经用数字形式存入的正弦波 以正弦波为例 . 图 1是 ROM 查询表 法 DD S的基本原理图. 图 1　ROM 查表法 DD S原理图 其工作原理是基于相位与幅度的对应关系 , 通过改变频率控制字 ( K ) 来改变相位累加器 (位数 为 N ) 的相位累加速度 , 然后在固定时钟的控制下取样 , 取样得到的相位值 (取相位累加器的高 M ) 位 , 通过相位幅度转换得到相位值对应的幅度序列 , 幅度序列通过数模转换及低通滤波得到正弦波输 出 , 这里的相位幅度转化由 ROM 完成 , ROM 中存储有不同相位对应的幅度值 , 相位累加器输出的相位 值寻址 ROM , ROM 输出对应的幅度序列 , 实现相幅转换 , 即可在给定的时间上确定输出的波形幅值. 对于计数容量为 2 N 的相位累加器和具有 M 个相位取样的正弦波波形存储器, 若频率控制字为 K , 则 DD S系统输出信号的频率为 f c 　　　　f o = K ×N , 2 Δ 式中: f o 为输出信号的 频率, f c 为参考时钟 , 而频率分辨率 f 为 收稿 日期 : 2007 - 03