高精密相位控制的多通道任意波形發(fā)生器研究.pdf

1、隨著我國在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對相應(yīng)的測試儀器以及測試手段都提出了更高的要求，常常需要一些特殊的波形信號對系統(tǒng)特性進(jìn)行研究，另外，在精密測量以及設(shè)備調(diào)試過程中，還需要多達(dá)幾十路具有高精度相位差的波形信號。目前，我國對于任意波形發(fā)生器的研究已經(jīng)取得了一定的成果，但是在擴(kuò)展輸出通道以及精密相位控制方面還存在許多問題，因此迫切需要一種通道可拓展且具有高精密相位控制的多通道任意波形發(fā)生器。
　　針對上述問題，本文設(shè)計了一種高精

2、密相位控制的多通道任意波形發(fā)生器，采用基于 FPGA的 DDS技術(shù)實現(xiàn)任意波形的產(chǎn)生，由相位的閉環(huán)實時補(bǔ)償實現(xiàn)相位的精密控制，并且通過外部時鐘同步觸發(fā)模塊使多個系統(tǒng)并行工作實現(xiàn)輸出通道的拓展。
　　本文對多通道任意波形發(fā)生器進(jìn)行了總體方案設(shè)計，以 ARM為核心，采用FPGA實現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)，通過 D/A轉(zhuǎn)換、低通濾波器和調(diào)幅電路產(chǎn)生任意波形，實驗結(jié)果表明輸出的任意波形質(zhì)量較好；基于高速 A/D采樣技術(shù)，提出一種閉

3、環(huán)的相位實時控制方法，對輸出波形進(jìn)行高速采樣，由 ARM對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行 DFT算法處理測出相位差，采用增量式 PID控制算法對輸出的相位控制字進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，直至采樣得到的相位與輸出相位相同，實驗表明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)高精密的相位控制；基于觸發(fā)同步技術(shù)，提出一種外部時鐘同步觸發(fā)輸入模塊的設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)間的高精度同步輸出，實驗表明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)多個系統(tǒng)并行工作，拓展了輸出通道，并且輸出波形之間具有精密的相位關(guān)系；本文通過移植Fatfs文件操作

4、系統(tǒng)和編寫GUI界面圖形庫，更好的實現(xiàn)了任意波形的管理以及友好的人機(jī)交互界面，方便用戶操作，提高了系統(tǒng)的人機(jī)交互性。
　　系統(tǒng)測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)相位精度能夠控制在±0.02°以內(nèi)，實現(xiàn)了高精密的相位控制，并且系統(tǒng)間可以并行輸出，拓展了輸出通道，能夠產(chǎn)生各種常規(guī)波形和用戶自定義的任意波形，頻率分辨率達(dá)到1μHz，輸出可調(diào)幅度范圍為1mVpp~10.000Vpp，各項參數(shù)滿足性能指標(biāo)要求，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，具有可操作性高、靈活性好、成