智能高频任意波形发生器的研究
2013-03-04
数字波形合成器的设计在结构上大致分三类方法。
方法一：直接数字查表法合成周期信号，结构见图1。波形数据固化在EPROM或其它非易失性存储器中，通过查表电路，再晶振时钟控制下不断地从EPROM中取出数据，通过DAC和低通滤波器(LPF)输出。此结构的特点是能产生较高频率的信号，但不便程控且产生信号类型有限。
方法二：利用单片机查表法合成周期信号，波形数据固化在EPROM中，单片机不断地从存储器中取出数据，经并行口送出，在经DAC和LPF输出。特点是便于程控，但不能产生较高频率的信号。
方法三：利用单片机生成数据与查表相结合的方法合成周期信号，
基本波形数据固化在EPROM中，输出某种波形时，首先根据基本波形或公式算出波形数据送入RAM，然后由查表电路不断地、周而复始地从RAM中取出数据，通过DAC和LPF输出。特点是既便于程控，又能产生较高频率的信号，但结构复杂。
本文所介绍的方案是根据用户提出的主要性能技术指标和要求而设计的，是对方法三的一种改进、完善。本方案采用数字信号处理芯片DSP做主处理器，把波形数据的产生和波形的拟合相分离，从而可大大提高产生信号的频率；并且本系统增设了高速数据采集模块和液晶显示器LCD，能实时显示输出波形及其主要参数。
1 硬件框图及工作原理
本系统由三部分组成：任意周期信号产生模块、高速数据采集模块、处理系统及显示部分。
1.1 任意周期信号产生模块
该模块由高频晶振、频率合成器、高速RAM、高速D/A转换器、程控模拟信号放大器和滤波器组成，其主要任务是完成波形合成。存储器的读、写信号分别由高频晶振输出fo和DSP的写信号控制，信号切换由控制器ispLSI完成。其特点：(1)采用高频晶振控制数据转换，克服了数据转换受CPU工作速度的限制。(2)采用高速RAM和高速D/A转换器AD9720，数据转换速度达400Msps，完全可以拟合20MHz信号。(3)频率合成器主要由高速、高密度器件ispLSI2032设计完成，利用多位分频器细化频率设置，采用循环周期计数，产生高稳定度的合成波频率，在0～20MHz范围内频率误差＜0.1%，并克服了非周期采样而产生的高次谐波，频率设置可以程控。(4)程控高速宽带运放可实现输出信号的调整(放大、偏置)。
来源：示波器 http://www.hncsw.net/
方法一：直接数字查表法合成周期信号，结构见图1。波形数据固化在EPROM或其它非易失性存储器中，通过查表电路，再晶振时钟控制下不断地从EPROM中取出数据，通过DAC和低通滤波器(LPF)输出。此结构的特点是能产生较高频率的信号，但不便程控且产生信号类型有限。
方法二：利用单片机查表法合成周期信号，波形数据固化在EPROM中，单片机不断地从存储器中取出数据，经并行口送出，在经DAC和LPF输出。特点是便于程控，但不能产生较高频率的信号。
方法三：利用单片机生成数据与查表相结合的方法合成周期信号，
基本波形数据固化在EPROM中，输出某种波形时，首先根据基本波形或公式算出波形数据送入RAM，然后由查表电路不断地、周而复始地从RAM中取出数据，通过DAC和LPF输出。特点是既便于程控，又能产生较高频率的信号，但结构复杂。
本文所介绍的方案是根据用户提出的主要性能技术指标和要求而设计的，是对方法三的一种改进、完善。本方案采用数字信号处理芯片DSP做主处理器，把波形数据的产生和波形的拟合相分离，从而可大大提高产生信号的频率；并且本系统增设了高速数据采集模块和液晶显示器LCD，能实时显示输出波形及其主要参数。
1 硬件框图及工作原理
本系统由三部分组成：任意周期信号产生模块、高速数据采集模块、处理系统及显示部分。
1.1 任意周期信号产生模块
该模块由高频晶振、频率合成器、高速RAM、高速D/A转换器、程控模拟信号放大器和滤波器组成，其主要任务是完成波形合成。存储器的读、写信号分别由高频晶振输出fo和DSP的写信号控制，信号切换由控制器ispLSI完成。其特点：(1)采用高频晶振控制数据转换，克服了数据转换受CPU工作速度的限制。(2)采用高速RAM和高速D/A转换器AD9720，数据转换速度达400Msps，完全可以拟合20MHz信号。(3)频率合成器主要由高速、高密度器件ispLSI2032设计完成，利用多位分频器细化频率设置，采用循环周期计数，产生高稳定度的合成波频率，在0～20MHz范围内频率误差＜0.1%，并克服了非周期采样而产生的高次谐波，频率设置可以程控。(4)程控高速宽带运放可实现输出信号的调整(放大、偏置)。
来源：示波器 http://www.hncsw.net/
