技术大比拼 - 生成任意波形的技术 pxp vs. dds

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1、技术大比拼-生成任意波形的技术PxPvs.DDS发布时间：2011-07-1817:26:42  在本文中，我想要比较生成波形的直接数字合成（DDS）技术和逐点（PxP）技术。DDS技术是当前市场上在FG/AWG中应用最广泛的技术。DDS技术曾广泛用于安捷伦和其他厂家的函数和任意波性发生器（FG/AWG）系列，其中包括广受欢迎的33120A和33220A（目前仍在售）。安捷伦最新的FG/AWG系列――33500系列采用PxP技术生成波形，并且是同类产品中目前唯一采用该技术的波形发生器  从理论上说，生成任意波形的最简单的方法是在存

2、储器中存储波形点，然后接连读出这些点，并通过数模转化器输出。读完最后一个点后，发生器会重新跳回第一个点，开始下一个周期。这有时称为“每时钟点”（PPC）生成法。这种方法适合几乎任何长度的波形，而且在每个波形周期，每个点都表达得很确切。这种方法好像是生成任意波形的最直观的方法，但是却有两大缺陷。首先，如果更改波形频率或采样率，时钟频率也必须更改，拥有一个良好的变频时钟会增加成本和仪器的复杂程度。其次，数模转换器的步进式输出不适用于大多数应用，因此需要进行复杂的模拟滤波，来获得平稳的步进输出。由于复杂程度和成本问题，该技术只用于高端波

3、形发生器。  DDS使用固定的频率时钟和一个或两个滤波器，因此要比PPC方法简单和便宜得多。DDS采用相位累加器在每个时钟周期向输出添加增量，而且累加器的输出显示波形的相位。输出频率与增量成正比，即使将时钟频率固定，也很容易更改频率。累加器的输出经过某类查阅表后，通常会从相位输出转换幅度输出。由于DDS不会使用波形存储器中的每个点，所以会生成一个非常接近实际情况的输出。但是，由于是近似输出，因此波形数据在某种程度上会发生改变。DDS可能会以不可预知的方式跳过和/或重复波形数据。在最好的情况下，这会导致附加抖动（除非波形是正弦曲线）

4、；在最坏的情况下，这会导致严重的失真。波形的一些小特性可能会部分或全部跳过。  33500系列的PxP技术提供高端PPC发生器的特性和性能，并具有DDS的低成本和易用性。与PPC一样，通过逐个读出波形存储器中各个点来生成任意波形。用户的波形数据与DDS相比，并没有做出任何修改，因此PxP能够更可靠地重新生成波形。33500系列提供多种波形滤波器以供选择－－一个用于平坦度、一个用于宽频率响应、一个用于最佳的步进响应――但是通过PxP，滤波器阻止频率自动跟踪采样率，因此波形不会随频率的调整而更改形状。另外，PxP不会出现困扰DDS发生

5、器的抖动或波形失真。 作为PxP与DDS的实例，我使用1000个点生成一个脉冲波形，在脉冲上生成7个幅度值递减的尖峰。每个尖峰都由一个单波形点生成。我将波形加载至采用PxP技术的Agilent33522A和采用DDS技术的Agilent33220A――与目前市场上的大多数FG/AWG一样采用DDS技术。在3个不同的频率上操作波形：50KHz、100KHz和200KHz。如下图所示，在每个频率上捕获示波器信号（点击放大）。PxP波形显示为**，DDS波形显示为绿色。   上方的屏幕显示的是50KHz波形，清晰地显示了每个脉冲的全部7

6、个尖峰。中间的屏幕快照显示100KHz波形，如图所示DDS技术无法重新创建任何尖峰。下方的屏幕快照是200KHz波形，此时DDS技术只能生成3个尖峰。由于50、100和200都是DDS发生器时钟速率的倍数，尖峰存在与否都是恒定的。频率设置不是时钟的倍数时，波形中实际显示的尖峰将是在每个新周期内脉冲的不同点上。这就是一些DDS波形具有不可预知性的原因。例如，在PxP技术的低抖动实例中，将每个50KHz信号输入到无间隙采样计数器，并执行100次连续频率测量。100次PxP测量的标准偏差是15uHz，100次DDS测量的标准偏差是280

7、uHz。较之DDS技术，PxP技术以相同的成本对这类信号的质量进行了很大改进。PxP技术由于成本的原因，过去仅用在高端的测试设备中。如今，随着技术的发展，这个高端的技术已经用在了经济型的产品中。我相信FG/AWG市场已开始从DDS转向PxP。