基于DDS技術(shù)的虛擬式任意波形發(fā)生器研究.pdf

1、波形發(fā)生器是一種常用的電子測(cè)量?jī)x器。傳統(tǒng)的波形發(fā)生器是由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試難度大，且不易程控，更重要的是只能產(chǎn)生幾種常規(guī)波形。而在現(xiàn)代電子測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域，經(jīng)常要求波形發(fā)生器能夠產(chǎn)生更加復(fù)雜甚至是任意波形，以滿足各種測(cè)試和實(shí)驗(yàn)的需要，于是任意波形發(fā)生器應(yīng)運(yùn)而生。 為了解決傳統(tǒng)波形發(fā)生器的諸多弊端，增強(qiáng)波形發(fā)生器的功能和靈活性，本文在研究直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用FPGA器件的硬

2、件特點(diǎn)，結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，提出了任意波形發(fā)生器的軟、硬件設(shè)計(jì)方案，并將整個(gè)儀器功能劃分為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)器件、外圍硬件電路和上位機(jī)軟件三部分來實(shí)現(xiàn)。 本文對(duì)DDS的基本原理和輸出頻譜特性進(jìn)行理論分析，總結(jié)出雜散分布規(guī)律。同時(shí)以DDS的頻譜分析為基礎(chǔ)，給出了幾種改善雜散的方法。本文采用傅立葉變換的方法對(duì)相位截?cái)鄷r(shí)DDS雜散信號(hào)的頻譜特性進(jìn)行深入的研究，得到了雜散分布的規(guī)律性結(jié)論，并用Matlab軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

3、 由于DDS技術(shù)具有頻率分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速度快等優(yōu)點(diǎn)，所以本文采用DDS技術(shù)來合成所需要的波形。而DDS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴于高速、高性能的數(shù)字器件，因此本文將FPGA器件和DDS技術(shù)相結(jié)合，確定了FPGA器件的整體設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)說明了各個(gè)模塊的功能和設(shè)計(jì)方法，并對(duì)其關(guān)鍵部分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了波形發(fā)生器數(shù)字電路部分的功能。為了得到滿足設(shè)計(jì)要求的模擬波形，本文還設(shè)計(jì)了幅度控制、D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波等外圍硬件電路，最終構(gòu)建了一個(gè)通用的

4、完全可編程控制的波形發(fā)生器硬件平臺(tái)。 在Visual C++6．0環(huán)境下用C++語言編寫上位機(jī)軟件部分，結(jié)合程序流程圖，完成了虛擬面板和驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了通過計(jì)算機(jī)的增強(qiáng)性并口(EPP)實(shí)時(shí)控制波形發(fā)生器的功能。軟件設(shè)計(jì)中虛擬面板的設(shè)計(jì)尤為重要，它不僅要產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)并顯示所需要的波形，還要完成與外部硬件電路的通信，以達(dá)到控制波形產(chǎn)生的目的。 對(duì)設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可知，此任意波形發(fā)生器輸出波形