智能高頻任意波形發生器的研究
2013-03-04
數字波形合成器的設計在結構上大致分三類方法。
方法一：直接數字查表法合成周期信號，結構見圖1。波形數據固化在EPROM或其它非易失性存儲器中，通過查表電路，再晶振時鐘控制下不斷地從EPROM中取出數據，通過DAC和低通濾波器(LPF)輸出。此結構的特點是能產生較高頻率的信號，但不便程控且產生信號類型有限。
方法二：利用單片機查表法合成周期信號，波形數據固化在EPROM中，單片機不斷地從存儲器中取出數據，經并行口送出，在經DAC和LPF輸出。特點是便于程控，但不能產生較高頻率的信號。
方法三：利用單片機生成數據與查表相結合的方法合成周期信號，
基本波形數據固化在EPROM中，輸出某種波形時，首先根據基本波形或公式算出波形數據送入RAM，然后由查表電路不斷地、周而復始地從RAM中取出數據，通過DAC和LPF輸出。特點是既便于程控，又能產生較高頻率的信號，但結構復雜。
本文所介紹的方案是根據用戶提出的主要性能技術指標和要求而設計的，是對方法三的一種改進、完善。本方案采用數字信號處理芯片DSP做主處理器，把波形數據的產生和波形的擬合相分離，從而可大大提高產生信號的頻率；并且本系統增設了高速數據采集模塊和液晶顯示器LCD，能實時顯示輸出波形及其主要參數。
1 硬件框圖及工作原理
本系統由三部分組成：任意周期信號產生模塊、高速數據采集模塊、處理系統及顯示部分。
1.1 任意周期信號產生模塊
該模塊由高頻晶振、頻率合成器、高速RAM、高速D/A轉換器、程控模擬信號放大器和濾波器組成，其主要任務是完成波形合成。存儲器的讀、寫信號分別由高頻晶振輸出fo和DSP的寫信號控制，信號切換由控制器ispLSI完成。其特點：(1)采用高頻晶振控制數據轉換，克服了數據轉換受CPU工作速度的限制。(2)采用高速RAM和高速D/A轉換器AD9720，數據轉換速度達400Msps，完全可以擬合20MHz信號。(3)頻率合成器主要由高速、高密度器件ispLSI2032設計完成，利用多位分頻器細化頻率設置，采用循環周期計數，產生高穩定度的合成波頻率，在0～20MHz范圍內頻率誤差＜0.1%，并克服了非周期采樣而產生的高次諧波，頻率設置可以程控。(4)程控高速寬帶運放可實現輸出信號的調整(放大、偏置)。
來源：示波器 http://www.for815.cn/
方法一：直接數字查表法合成周期信號，結構見圖1。波形數據固化在EPROM或其它非易失性存儲器中，通過查表電路，再晶振時鐘控制下不斷地從EPROM中取出數據，通過DAC和低通濾波器(LPF)輸出。此結構的特點是能產生較高頻率的信號，但不便程控且產生信號類型有限。
方法二：利用單片機查表法合成周期信號，波形數據固化在EPROM中，單片機不斷地從存儲器中取出數據，經并行口送出，在經DAC和LPF輸出。特點是便于程控，但不能產生較高頻率的信號。
方法三：利用單片機生成數據與查表相結合的方法合成周期信號，
基本波形數據固化在EPROM中，輸出某種波形時，首先根據基本波形或公式算出波形數據送入RAM，然后由查表電路不斷地、周而復始地從RAM中取出數據，通過DAC和LPF輸出。特點是既便于程控，又能產生較高頻率的信號，但結構復雜。
本文所介紹的方案是根據用戶提出的主要性能技術指標和要求而設計的，是對方法三的一種改進、完善。本方案采用數字信號處理芯片DSP做主處理器，把波形數據的產生和波形的擬合相分離，從而可大大提高產生信號的頻率；并且本系統增設了高速數據采集模塊和液晶顯示器LCD，能實時顯示輸出波形及其主要參數。
1 硬件框圖及工作原理
本系統由三部分組成：任意周期信號產生模塊、高速數據采集模塊、處理系統及顯示部分。
1.1 任意周期信號產生模塊
該模塊由高頻晶振、頻率合成器、高速RAM、高速D/A轉換器、程控模擬信號放大器和濾波器組成，其主要任務是完成波形合成。存儲器的讀、寫信號分別由高頻晶振輸出fo和DSP的寫信號控制，信號切換由控制器ispLSI完成。其特點：(1)采用高頻晶振控制數據轉換，克服了數據轉換受CPU工作速度的限制。(2)采用高速RAM和高速D/A轉換器AD9720，數據轉換速度達400Msps，完全可以擬合20MHz信號。(3)頻率合成器主要由高速、高密度器件ispLSI2032設計完成，利用多位分頻器細化頻率設置，采用循環周期計數，產生高穩定度的合成波頻率，在0～20MHz范圍內頻率誤差＜0.1%，并克服了非周期采樣而產生的高次諧波，頻率設置可以程控。(4)程控高速寬帶運放可實現輸出信號的調整(放大、偏置)。
來源：示波器 http://www.for815.cn/
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