基于pci总线的任意波形发生器

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1、西华大学硕士学位论文目前市场上的基本属于第三代波形发生器，它们普遍采用的是DDS技术”Ji⋯。DDS是从相位概念出发直接合成所需要波形的一种新的频率合成原理。随着高速大规模集成电路技术的发展，DDS技术日益显露出它的优越性。基于DDS技术的任意波形发生器利用高速存储器作为查找表，通过高速D／A转换器对存储器的数据进行合成，它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形，而且还可以通过上位机或下位机编辑，产生真正意义上的任意波形。例如，它能模拟编码雷达信号、潜水艇特征信号、磁盘数据信号、机械振动瞬变过程、电视信号以及神经脉冲

2、之类的波形，也能重演由数位示波器捕获的波形。其典型结构如图1．3所示：控制DDS波形D／A模拟模块斗——■—+存储器转换器滤波器面板Fig．1．3DDSschematicdiagram图1．3直接数字频率合成结构图采用DDS技术实现的任意波形发生器具有以下优点：1、频率分辨率高，输出频点多，可达2”个频点(假设DDS相位累加器的字长是N)；2、频率切换速度快，可达us量级；3、频率切换时相位连续；4、可以输出带宽正交信号；5、输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；6、可以产生任意波形；7、全数字化实现，便于集成，体积

3、小，重量轻。它在相对带宽、频率转换时间、相位连续、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能指标方面，己远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，完成了频率合成技术的又一次飞跃。用这种方法产生线性调频信号及其它复杂波形信号的技术日益受到重视，并得到广泛的应用。1．2波形发生器国内外现状作为最为广泛应用仪器之一，任意波形发生器的研制引起了世界各国西华大学硕士学位论文的重视，纷纷投入人力、物力进行研制工作【7】：如国外的安捷伦、力科、泰克等公司，国内的有北京普源精电科技有限公司、成都动态科技有限公司等等。其中安捷伦和泰克公司的产品性能

4、相对较好，目前市场上有33220A、33250等产品【⋯，国内的有LA320等一批产品。仪器有台式、PC总线插卡式【lo]【11】、VXI模块式。仪器的垂直分辨率从8位至16位，采样率越高时分辨率越高，它主要受D／A转换器和存储器性能的影响。任意波形发生器的波形定义主要有面板设定、方程式设定、波形下载、软件设定、数字示波器下载、内置编辑器等多种。用户的操作接口可以使用C／C++、VC、VB等文本编辑语言实现，也可以采用LabVIEW图形编辑语言实现【12】。随着芯片设计技术的巨大进步，现在的波形发生器主要采用DDS技术，并且大量

5、的使用专用芯片来提高其产品性能。市场上生产DDS芯片的厂家众多，其中以ADI公司的产品比较有代表性[131。如AD7008，AD9850，AD9852，AD9858等。系统的时钟频率从30MHz到300MHz不等，其中的AD9858系统时钟更是达到了1GHz，这些芯片还具有调制功能。如AD7008可以产生正交调制信号，而AD9852也可以产生FSK、PSK、线性调频以及幅度调制的信号。这些芯片集成度高，内部都集成了D／A转换器，精度最高可达14bit，同时都采用了一些优化设计来提高性能。如这些芯片中大多采用了流水线技术，通过流水

6、线技术的使用，提高了相位累加器的工作频率，从而使得DDS芯片的输出频率可以进一步提高。通过运用流水线技术在保证相位累加器工作频率的前提下，相位累加器的字长可以设计得更长，如AD9852的相位累加器达到了48位，而不是之前型号的32位，这样输出信号的频率分辨率将大大提高。同时任意波形发生器软件技术的开发使任意波形数据的输入变得更加方便和容易。虚拟仪器成为仪器发展的一个主流趋势，通过使用LabVIEW或是LabWindows／CVI等编程方式，将使得用户的操作接口更加友好、操作更加简便【l“。虽然DDS技术的应用日益广泛，但目前可以

7、产生任意波形信号的仪器数量少、价格非常昂贵而且操作不方便。例如；在现代的通信对抗和无线电监测研究中，人们多使用的是基于DDS技术的任意波形发生器，使西华大学硕士学位论文用前需将所需波形的数据输入仪器，过程比较繁琐，信号参数改变时需重新产生和输入数据，操作也不是很方便，使DDS技术的使用受到了很大的限制。目前的任意波形发生器主要采用静态RAM作为波形数据的存储器，其存储容量小，访问速度慢，产品的性能受到很大的制约。目前我国己经开始研制波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说，我国波形发生器还没有形成真正的产业。我国目前在波形发生

8、器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。1．3论文的主要工作及结构安排根据国内外任意波形发生器的发展现状，我们提出了研制一台实用性较好，成本较低的任意波形发生器。该发生器输出信号的波形、频率、幅度均可由使用者自行设置，