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                                            任意波形發生器介紹 - 下載本文

                                            1、什么是任意波形發生器,與函數發生器的區別,如何產生任意波形信號,“任意”如何理解

                                            2、任意波形發生器的基本原理

                                            答:以DDS技術為基礎,通過改變DDS中的查找表的數據,來實現任意波形。根據所采用DDS的結構不同,采用DDFS結構的叫做函數/任意波形發生器,以Agilent的33250和Tektronix的AFG3000系列為典型代表,采用DDWS結構的叫做任意波形發生器,以Tektronix的AWG5000和AWG7000系列為代表

                                            3、任意波形發生器的形式

                                            答:大體上分為兩種——臺式儀器和模塊式儀器,臺式儀器如Agilent的33250,33120,tektronix的AFG和AWG系列等,模塊化儀器包括VXI、PXI、cPCI、LXI(部分LXI模塊也提供鍵盤、顯示,可劃歸為臺式儀器)、USB接口模塊儀器等

                                            4、任意波形發生器的結構,每部分的作用,完成的功能,以及相應的對外接口信號?

                                            答:主要包括CPU模塊、任意波形合成模塊、模擬通道、電源四大組成部分

                                            顯示 CPU 鍵盤 任意波形合成 模擬通道 程控接口 電源 1)CPU模塊

                                            a) 主控制器(包括單片機、ARM嵌入式處理器、PC機等,有板載CPU

                                            和非板載CPU之分,如臺式儀器、VXI模塊是板載CPU,而PXI模塊是非板載CPU)

                                            b) 鍵盤模塊(臺式儀器所特有,包括功能鍵、數字鍵以及飛梭)

                                            c) 程控接口模塊(一般為臺式儀器特有,包括USB,LAN,GPIB,RS232

                                            等)

                                            d) 顯示模塊(一般為臺式儀器特有,有些模塊化儀器也提供VGA接口,

                                            支持外接顯示器的功能)

                                            2)任意波形合成模塊

                                            時鐘電路 調制 地址發生 存儲器 DAC 觸發 同步Marker 數據合成 a)

                                            時鐘發生模塊

                                            ? 在參考時鐘(一般為10MHz,其準確度決定了采樣時鐘及輸出頻率

                                            的準確度)的作用下,產生波形DAC模塊所需的采樣時鐘。如果為DDFS架構,采樣時鐘為固定頻率,如果為DDWS架構,采樣時鐘為可變頻率。

                                            ? 提供外部參考時鐘和內部參考時鐘的切換功能(有兩種方法,一種

                                            是參考時鐘內外源自動切換,當有外部參考時鐘接入時,自動切換到外部參考時鐘;一種是手動切換,并且當外部參考時鐘超過一定范圍時,自動切換到內部參考時鐘)

                                            ? 提供內/外部采樣時鐘的切換功能(不是所有的儀器都有,一般在高

                                            檔儀器上才有)

                                            ? 提供儀器內部所需的一些時鐘信號,如調制模塊中ADC所需的采樣

                                            時鐘、觸發模塊中所需的觸發信號產生器的計數時鐘等 思考: 1、為什么要提供外部采樣時鐘,作用是什么? 2、如何用參考時鐘產生采樣時鐘?方法有哪些? b) 地址產生模塊——產生波形存儲器模塊所需的尋址信號

                                            ? 累加器模塊——對送入的頻率控制字進行累加操作,產生相應的尋

                                            址信號;累加器模塊應提供清零信號輸入,通過控制清零信號,可產生Burst調制波形輸出 ? 相位加法器模塊

                                            ? 頻率控制字生成模塊——產生累加器所需的頻率控制字,可實現調

                                            頻、掃頻、FSK調制

                                            ? 相位控制字生成模塊——產生相位加法器所需的相位控制字,可實

                                            現調相、PSK調制

                                            ? 地址位數選擇模塊——選擇輸出地址的位數,一般來說,當任意波

                                            形發生器工作在函數模式時,地址位數選擇為16位,有利于在保證波形質量的前提下提供切換速度;當工作在任意波形模式時,將提供最大的地址輸出能力(視存儲容量而定)

                                            c) 存儲器模塊

                                            ? 存儲器(目前一般采用ZBT SRAM,也有采用DDR SDRAM, QDR

                                            SRAM或異步SRAM的),根據所要實現的采樣率不同,也分為單

                                            d)

                                            e) f)

                                            g)

                                            h)

                                            i)

                                            片存儲器和多存儲器并行兩種模式,具體參見多存儲器并行任意波形合成技術

                                            ? 存儲器管理模塊——負責管理存儲器地址線、數據線、讀、寫、片

                                            選等,注意任意波形的工作過程,1、由CPU將所需的波形數據寫入波形存儲器中,此時,存儲器的地址、數據、寫、片選都由CPU提供,讀信號無效;2、地址產生模塊提供地址信號連續讀取存儲器的波形數據,此時,存儲器的地址由地址產生模塊提供,讀、片選均應一直使能,寫信號無效,讀取的數據送數據合成模塊 數據合成模塊

                                            ? 對存儲器傳入的波形數據進行處理后傳送給波形DAC模塊 ? 處理包括調幅、數據插值(并串轉換)等 波形DAC模塊 調制模塊

                                            ? 產生內部調制時所需的調制波形數據(調頻、調幅、調相和SWEEP

                                            需要)

                                            ? 對外部調制源送入的調制信號通過ADC進行采樣,采樣后產生相應

                                            的調制波形數據 ? 進行調制源選擇

                                            ? 產生Burst調制所需的清零控制信號 觸發模塊

                                            ? 產生內部觸發信號

                                            ? 對觸發信號進行觸發極性選擇 ? 進行觸發源選擇 同步Marker模塊

                                            ? 產生同步Marker數字信號

                                            ? 對產生的Marker數字信號進行幅度控制等 方波產生模塊

                                            ? 在Stratix3及其以上的器件中實現,通過數字的方法產生占空比精密

                                            可調的方波信號、脈寬精密可調的脈沖信號以及PWM調制波形信號

                                            3)模擬通道模塊(根據模擬輸出的指標不同而略有區別)

                                            a) 濾波器模塊 b) 脈沖沿調整模塊 c) 幅度控制模塊 d) 衰減模塊 e) 放大模塊 f) 加偏模塊

                                            一、任意波形發生器的接口及指標 1、主輸出:波形信號的輸出

                                            主要指標包括:

                                            工作模式:連續、觸發、門控、序列

                                            輸出特性:

                                            輸出樣式:單端或差分

                                            輸出阻抗:50歐姆或75歐姆 輸出幅度范圍、分辨力、準確度 輸出偏移范圍、分辨力、準確度 輸出波形種類、頻率范圍、頻率準確度

                                            輸出正弦信號諧波失真、非諧波失真、SFDR、相位噪聲 方波上升、下降時間、占空比、過沖

                                            調制波形種類以及調制的參數(具體在調制部分再介紹) DAC垂直分辨位數 存儲深度

                                            2、時鐘電路部分(通道共用)

                                            (1)內部參考輸出:輸出儀器內部晶振產生的參考時鐘信號,該信號可用于同步多臺任意波形發生器,或同步任意波形發生器和其它儀器。

                                            (2)外部參考輸入:接受一個來自外部的時鐘信號,用于同步多臺任意波形發生器,或同步任意波形發生器和其它儀器。 (3)內部采樣時鐘輸出 (4)外部采樣時鐘輸入

                                            時鐘指標主要包括:

                                            輸出電平/幅度、頻率、阻抗、準確度、分辨力 輸入電平/幅度范圍、頻率、阻抗 時鐘源

                                            3、(1)同步/marker輸出(通道獨立) 輸出頻率范圍、頻率分辨力、頻率準確度、阻抗、電平/幅度范圍、電平準確度、電平分辨力、輸出阻抗 (2)外部觸發輸入(通道共用) 輸入電平/幅度范圍、觸發極性、觸發脈沖最小寬度、觸發電平調節范圍、分辨力、準確度、輸入阻抗

                                            5、外部調制輸入

                                            輸入信號幅度范圍、頻率范圍、帶寬、輸入阻抗

                                            6、其它指標

                                            內部觸發發生器的頻率范圍、分辨力、準確度、觸發延遲 儀器尺寸、顯示器尺寸

                                            電源——交流、直流、功耗等 程控接口——USB、LAN…… 電磁兼容特性 環境適應性

                                            注意:

                                            (1)輸入信號的頻率范圍、電壓范圍、輸入阻抗 (2)輸出信號的頻率范圍、電壓范圍、輸出阻抗 (3)參考時鐘、采樣時鐘和數據時鐘的區別:

                                            參考時鐘:即基準時鐘,通過頻率合成可得到所需的采樣時鐘和數據時鐘。 采樣時鐘:波形DAC的采樣時鐘。

                                            數據時鐘:波形存儲器、地址發生器的同步時鐘





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