到图2。

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图2 任意波形的产生
每个波形存储器中存储一个周期的任意波形信号,每个周期由若干波形点构成,每个点和相位一一对应,所以又相当于一个相位/振幅变换器,振幅信息通过D/A转换器生成阶梯波形,经过滤波得到需要的波形。
北京普源精电科技有限公司生产的DG3000系列数字信号发生器的采样频率为300MHz,存储深度为512K个样点,可以产生高达40 、12位垂直分辨率的稳定任意波,并且可以存储4组已编辑的任意波形。上述特征都达到了目前国内的最高水平,DG3000是一款极具性价比的波形发生设备。任意波在波形编辑器的波形如图3所示。

图3 任意波形
3.2 创建任意波形
对于512K的存储深度,任意信号发生器的使用者可以在必要的位置对波形点进行编辑,即只编辑若干点。以北京普源精电科技
有限公司的DG3000系列产品为例,用户编辑若干点后,可以选择使用插值的方式或者使用重复前一点的方式来填充剩余点。为了获得最好的效果,以及将电压量化误差减少到最小,通常使用插值的方式。
随着计算机接口技术的发展和DSP技术的引入,使用波形编辑软件创建波形,可以对已有波形进行裁减、复制、粘贴、翻转、数学运算等等,也可以使用逐点的方式自定义波形。这种方式,方便快捷灵活,精确度也较高,特别适合时域波形的编辑。DG3000提供的波形编辑软件,美观大方,使用非常方便,为波形编辑带来极大便利,而且还可以编辑数字波形,拓宽了使用的领域。
4 使用DDS产生任意波的优缺点
使用直接数字合成的方式产生任意波相对于传统方式具有很多优势。
4.1 较高的输出分辨率
当参考时钟频率和相位累加器的位宽满足一定的要求时,输出分辨率可以非常小。使用DDS技术产生的任意波在精度上非常高,误差很小。
4.2 频率转换时间小
直接数字频率合成是一个开环系统,无任何反馈环节,故DDS的频率转换时间主要是DDS的数字处理延时,通常仅为ns量级。既克服了传统方式的转换时间大的问题,又有效解决了PLL的高分辨率和快速转换速度之间的矛盾。
4.3 输出相位连续
DDS在改变频率时只需改变频率控制字(即累加器累加步长),而不需改变原有的累加值,故改变频率时相位是连续的。同时由于固有的缺陷和任意波发生中的特殊情况,DDS技术还有待提高。
4.4 固有缺陷
DDS固有的杂散和噪声大,而且在频率升高时杂散和噪声也随之增加。同时由于受当前集成电路工艺以及材料的限制,DDS目前的最高工作频率也受到了限制。
4.5 任意波形发生器应用中的特殊问题
通常,使用DDS技术输出任意波形的频率符合奈奎斯特抽样定理,但是,由于任意波形的特殊性,使用DDS技术并不能产生达到奈氏极限频率的任意波形。例如,由十个循环正弦波组成的任意波,输出频率设置为5M,实际的输出频率是50M。振幅将被3dB带宽的限制所削减,设定的输出频率越高,波形混叠和失真就越严重3。
5 结束语
随着数字技术和半导体工艺的发展,DDS芯片不断推陈出新,性能得到显著提高价格也在不断下降。同时,DDS技术和DSP理论方法的结合,相得益彰,使得很多困扰DDS技术的问题能够另辟蹊径,得到解决。可以预见DDS技术在任意波形发生器中的应用会越来越多,任意波形发生器的频率和精度会越来越高,同时价