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函数信号发生器是怎么设计的?

发布时间:17-04-14 15:16分类:技术文章
标签:函数信号发生器,信号发生器,函数信号发生器是怎么设计的
摘要:北京熙缜隆博环保科技有限公司为您提供函数信号发生器类产品,公司主要经销烟气分析仪,水质分析仪,电工仪表,环保检测仪,价格实惠,欢迎大家前来选购!函数信号发生器设计的核心问题是信号的控制问题,其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。方案一∶函数信号发生器采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中*澳门蒲京赌场手机版,高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高,而且容易产生过多的杂散分量,难以达到较高的频谱纯度。方案二∶函数信号发生器采用锁相环式频率合成器。利用锁相环,将压控振荡器(VCO)的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性,可以很好地选择所需要频率信号,抑制杂散分量,并且避免了量的滤波器,有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节,锁定时间较长,故频率转换时间较长。而且,由模拟方法合成的正弦波的参数,如幅度、频率
相信都很难控制。方案三:函数信号发生器采用8038单片压控函数发生器,8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压,可以实现数控调节,其振荡范围为0.001Hz~300KHz。

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0 引 言
随着信息技术的发展及测试对象不断丰富,现代电子系统对波形发生器也提出了更高的要求。传统的模拟信号发生器已经不能满足客观要求,急需能产生用户定义波形的仪器。伴随电子测量技术与计算机技术的紧密结合,一种新的信号发生器任意波形发生器应运而生,它可产生由用户定义的任意复杂的波形,因而具有广阔的应用发展前景。目前设计波形发生器的方法通常有三种:
(1)传统的直接频率合成技术(DS)。该类方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致其结构复杂、体积庞大、成本昂贵,而且容易产生过多杂散分量。
(2)锁相环式频率合成器(PLL)。该类技术具有良好窄带跟踪特性,可选择所需频率信号,抑制杂散分量,且省去大量滤波器,有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是个惰性环节,锁定时间较长,因而频率转换时间较长,且由模拟方法合成的正弦波的参数(如幅度、频率和相位等)都难以定量控制。
(3)直接数字式频率合成器(Direct Digital
Fre-quency,DDS)。该类方法具有高频率稳定度、高频率分辨率以及极短的频率转换时间。此外,全数字化结构便于集成,输出相位连续,频率、相位和幅度均可实现程控,而且理论上能够实现任意波形。

1 DDS基本原理和特点1.1 DDS基本原理
直接频率合成技术实际上是通过将存储的波形数据,通过特定算法,经过高速D/A转换器转换成所需要模拟信号的数字合成技术。其基本原理框图如图1所示。

由图1可见,其主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数/模转换器等部分组成。其中,参考频率源一般是一个高稳定的晶体振荡器,其输出信号用于DDS中各部件同步工作。当频率合成器正常工作时,在标准频率参考源的控制下(频率控制字K决定了其相位增量),相位累加器则不断地对该相位增量进行线性累加,当相位累加器积满量时就会产生一次溢出,从而完成一个周期性的动作,即合成信号的一个频率周期。累加器的输出地址对波形ROM进行寻址,从而把存储在相位累加器中的抽样值转化成对应的正弦波幅度序列。通过高速D/A变换把数字量变成模拟量,经过低通滤波器进一步平滑并滤掉带外杂散,得到所需的波形。1.2
DDS实现的正弦信号分析
理想DDS的输出频谱就是指不存在相位舍入误差、幅度量化误差和DAC误差时,系统输出的频谱。这时,整个DDS系统就相当于理想的采样保持电路。其输出信号的频谱结构是以Sa()函数为包络的一组离散谱线,如图2(所选fc=200
MHz,fo=40 MHz)所示,只在f=nfcfO=(nK/2N)fc处存在离散谱线。