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量儀器。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)代電子測量和自動控制等領(lǐng)域，經(jīng)常要求波形發(fā)生器能夠產(chǎn)生更加復雜甚至是任意波形，以滿足各種測試和實驗的需要，于是任意波形發(fā)生器應運而生。 為了解決傳統(tǒng)波形發(fā)生器的諸多弊端，增強波形發(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，結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，提出了任意波形發(fā)生器的軟、硬件設計方案，并將整個儀器功能劃分為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件、外圍硬件電路和上位機軟件三部分來實現(xiàn)。 本文對DDS的基本原理和輸出頻譜特性進行理論分析，總結(jié)出雜散分布規(guī)律。同時以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相位截斷時DDS雜散信號的頻譜特性進行深入的研究，得到了雜散分布的規(guī)律性結(jié)論，并用Matlab軟件進行仿真驗證。

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，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器件的整體設計方案，詳細說明了各個模塊的功能和設計方法，并對其關(guān)鍵部分進行了優(yōu)化設計，從而實現(xiàn)了波形發(fā)生器數(shù)字電路部分的功能。為了得到滿足設計要求的模擬波形，本文還設計了幅度控制、D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波等外圍硬件電路，最終構(gòu)建了一個通用的

4、完全可編程控制的波形發(fā)生器硬件平臺。 在Visual C++6．0環(huán)境下用C++語言編寫上位機軟件部分，結(jié)合程序流程圖，完成了虛擬面板和驅(qū)動程序的設計，實現(xiàn)了通過計算機的增強性并口(EPP)實時控制波形發(fā)生器的功能。軟件設計中虛擬面板的設計尤為重要，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，以達到控制波形產(chǎn)生的目的。 對設計的功能進行實驗測量，通過對實驗結(jié)果的分析可知，此任意波形發(fā)生器輸出波形