电子仪器与测量 第3章信号发生器.ppt

2.可变频率合成法 带通 13MHz 10MHz 1M 2M 3 4 混频 图3.16 固定频率合成法原理 …… fi1 ÷10 + + ÷10 + + ÷10 + + ÷10 + + 频 率 选 择 开 关 辅助基准频率发生器 2.00～ 2.09MHz 2.000～ 2.099MHz 2.0000～ 2.0999MHz 2.00000～ 2.099999MHz fo fi2 fi3 fi4 f1 f2 f3 f4 fr 2.0～2.9MHz F=16MHz 2MHz 5MHz =[2＋16＋(2.0～2.9)]MHz=(20.0～20.9)MHz =（2.00000～2.09999）MHz 直接模拟合成技术特点： 1)频率分辨力高 2)频率切换快 ----用于跳频通信对抗 （因频率点不太多） 3)电路庞大、复杂 ----现不用它做信号源 （因信号源频率范围宽） 3.3.2 直接数字频率合成法 直接数字合成法（DDS，Direct Digital Frequency Synthests）。它突破了频率合成法的原理，从“相位”的 概念出发进行频率合成。这种合成方法不仅可以给出不同频 率的正弦波，而且还可以给出不同初始相位的正弦波，甚至 可以给出各种任意波形。这在前述模拟频率合成方法中是无 法实现的。这里先讨论正弦波的合成问题，关于任意波形将 在后面进行讨论。 1.直接数字合成基本原理 三角波：+1、+1…… -1、-1…… 方 波：0、0、…… 1、1、…… 正弦波：预存正弦函数表，如图3.18。 2 实例说明（信号的频率关系）： AD9850是美国Analog Devices公司生产的DDS单片频率合 成器，在DDFS的ROM中已预先存入正弦函数表：其幅度按 二进制分辨率量化；其相位一个周期360°按 的分辨率设立相位取样点，然后存入ROM的相应地址中。 实用中，改变读取ROM的地址数目，即可改变输出频率。若 在系统时钟频率 的控制下，依次读取全部地址中的相位点， 则输出频率最低。因为这时一个周期要读取232相位点，点间 间隔时间为时钟周期Tc，则 Tout=232Tc 因此这时输出频率为 图3.19 AD9850内部组成框图 频率相位码寄存器 相位和 控制字 频率码 32位 高速DDS 码 输 入 寄 存 器 并 行 8位×5输入 时钟输入 复位 频率更新/ 寄存器复位 码输入时钟 串行 1位×40输入 比较器 ＋ － 方波输出 模拟输入 模拟输出 DAC复位 地 ＋Vs （3.16） 若隔一个相位点读一次，则输出频率就会提高一倍。依次类推 可得输出频率的一般表达式 （3.17） 式中k为频率码，是个32位的二进制值，可写成： （3.18） 对应于32位码值（0或1）。为便于看 出频率码的权值对控制频率高低的影响，将（3.18）代入 （3.17）式得： （3.19） 3. 任意波形发生器 直接数字频率合成技术重要的特色，它可以产生任意波形。从 上述直接数字频率合成的原理可知，其输出波形取决于波形存 储器的数据。因此，产生任意波形的方法取决于向该存储器 （RAM）提供数据的方法。目前有以下几种方法： 1)表格法 将波形画在小方格纸上，纵坐标 按幅度相对值进行二进制量化， 横坐标按时间间隔编制地址，然 后制成对应的数据表格，按序放 入RAM。对经常使用的定了“形” 的波形，可将数据固化于ROM 或存入非易失性RAM中，以便 反复使用。 图3.21 表格法示意图 0.2 0 U A P Q R S T 0.4 0.6 t(s) （AWG）或任意函数发生器（AFG） 2)数学方程法 3)复制法 将其它仪器（例如数字存储示波器，X—Y绘图仪）获得的波形 数据通过微机系统总线或GPIB接口总线传输给波形数据存储器。 该法很适于复制不再复现的信号波形。 自然界中有很多无规律的现象，例如雷电、地震及机器运转时 的振动等现象都是无规律的，甚至一去不复返。为了研究这些 问题，就要模拟这些现象的产生。在过去只能采用很复杂的方 法来实现，现在采用任意波形产生器则方便得多了。国内外已 有多种型号的任意波形产生器可供选用。 用数学方程描述的波形，先将其方程（算法）存入计算机，经过运算提供波形数据。 任意波形发生器的主要技术指标 1) 任意波形长度或波形存储器容量：因为任意波形发生器的波形实质上是由许多样点拼凑出来的，样点多则可拼凑较