dds的误差分析

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1、DDS的误差分析摘要：随着电子技术的不断发展，被测系统的工作频率、复杂程度不断提高，对激励信号源的输出信号带宽、输出波形的复杂度提出了更高的耍求。基于直接数字合成技术的任意波形合成方法，以其信号产生方式灵活、频率分辨率高、频率切换速度快等诸多优点，在现代时域测试中得到了广泛的应用。可是DDS的杂散分量较多，严重影响了基于DDS的任意波形合成输出信号的波形质量，限制了任意波形合成技术的更广泛应用。针对DDS输出信号杂散分析与抑制一直是研宄的热点，也有大量的技术被提出。本文将从相位截断、幅度量化误差和DAC非线性等三个方面

2、来讨论误差的产生以及一些基本的消除方法。关键词:直接数字合成任意波形合成相位截断幅度量化DAC非线性1DDS的原理1.1DDWSddws主要由地址发生器、波形查找表、数模转换器和可变时钟发生器组成。根据预定的采样频率、所需信号的时域特征、波形长度等参数，由信号的数学表达式计算出各信号点幅度值，经过量化后按采样顺序预先存储在波形查找表屮。可变时钟发生器按照用户设置的采样频率输出相应的时钟信号。每一个时钟信号的上升沿，地址发生器的输出地址加1,地址发生器的输出地址对波形查找表寻址，逐点读出波形数据，经数模转换后生成和应的输

3、出信号。设可变时钟频率为fS,若周期波形每个周期由n个釆样点构成。1.2DDFS由于DDWS产生新的频率必须通过更改采样时钟的频率或波形存储器中的数据点数来实现，作为振荡器应用具有较大的局限性。因此提出了如图2-2所示基于相位累加器的改进模型，即直接数字频率合成(DDFS)。DDFS系统主要由固定吋钟发生器、相位累加器、波形查找表、数模转换器和低通滤波器等组成。在采样时钟的控制丁，N位的相位累加器以频率控制字K进行累加，截取高M位作为相位地址对波形查找表进行寻址，输出相应的D位幅度信息，完成波形和位到幅度的转换。输出的

4、波形幅度信息通过数模转换器得到相应的模拟信号输出，低通滤波器滤除杂散分量，保证输出波形的纯度。DDFS的输出频率fo和采样时钟fS之间的关系为：DDS的误差分析摘要：随着电子技术的不断发展，被测系统的工作频率、复杂程度不断提高，对激励信号源的输出信号带宽、输出波形的复杂度提出了更高的耍求。基于直接数字合成技术的任意波形合成方法，以其信号产生方式灵活、频率分辨率高、频率切换速度快等诸多优点，在现代时域测试中得到了广泛的应用。可是DDS的杂散分量较多，严重影响了基于DDS的任意波形合成输出信号的波形质量，限制了任意波形合成

5、技术的更广泛应用。针对DDS输出信号杂散分析与抑制一直是研宄的热点，也有大量的技术被提出。本文将从相位截断、幅度量化误差和DAC非线性等三个方面来讨论误差的产生以及一些基本的消除方法。关键词:直接数字合成任意波形合成相位截断幅度量化DAC非线性1DDS的原理1.1DDWSddws主要由地址发生器、波形查找表、数模转换器和可变时钟发生器组成。根据预定的采样频率、所需信号的时域特征、波形长度等参数，由信号的数学表达式计算出各信号点幅度值，经过量化后按采样顺序预先存储在波形查找表屮。可变时钟发生器按照用户设置的采样频率输出相

6、应的时钟信号。每一个时钟信号的上升沿，地址发生器的输出地址加1,地址发生器的输出地址对波形查找表寻址，逐点读出波形数据，经数模转换后生成和应的输出信号。设可变时钟频率为fS,若周期波形每个周期由n个釆样点构成。1.2DDFS由于DDWS产生新的频率必须通过更改采样时钟的频率或波形存储器中的数据点数来实现，作为振荡器应用具有较大的局限性。因此提出了如图2-2所示基于相位累加器的改进模型，即直接数字频率合成(DDFS)。DDFS系统主要由固定吋钟发生器、相位累加器、波形查找表、数模转换器和低通滤波器等组成。在采样时钟的控制

7、丁，N位的相位累加器以频率控制字K进行累加，截取高M位作为相位地址对波形查找表进行寻址，输出相应的D位幅度信息，完成波形和位到幅度的转换。输出的波形幅度信息通过数模转换器得到相应的模拟信号输出，低通滤波器滤除杂散分量，保证输出波形的纯度。DDFS的输出频率fo和采样时钟fS之间的关系为：图1—1DDFS原理图2DDS主要误差来源2.1相位截断误差2.1.1相位截断误差产生的原因由DDFS的原理可知：在采样时钟频率一定时，输出信号的频率分辨率与相位累加器的位数N成反比。为了实现较高的频率分辨率，DDS的相位累加器位数N非

8、常大，但如果将相位累加器的N位输出全部用于波形查找表寻址，则需要的波形查找表容量为2N点。以N取30位为例，则需要的波形查找表容量为230=1G点，目前难以满足。因此，在实际应用中，通常截取其中高M位来寻址波形查找表，剩余低N-M位舍弃不用，从而产生相位截断误差，进而引入输出杂散。2.1.2相位截断误差的优化方法针对相位截断误差的