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dds信号发生器功能及原理

2017年11月03日 09:56 次阅读

  DDS( Direct digital synthesis)直接数字频率合成是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的颜率合成技术,它将先进的数字处理理论与方法引入信号合成领域。

  DDS信号发生器采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis,简称DDS)技术,把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平,并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态,可对输出电平进行调节,也可输出各种波形。

dds信号发生器功能及原理

  DDS信号发生器功能

  一个完整周期的函数波形被存储在上面所示的存储器查找表中。相位累加器跟踪输出函数的电流相位。为了输出一个非常低的频率,采样样本之间的差相位(Δ)将非常小。例如,一个很慢的正弦波可能将有1度的Δ相位。则波形的0号采样样本采得0度时刻的正弦波的幅度,而波形的1号采样将采得1度时刻的正弦波的幅度,依次类推。经过360次采样后,将输出正弦曲线的全部360度,或者确切地说是一个周期。一个较快的正弦波可能会有10度的Δ相位。于是,36次采样就会输出正弦波的一个周期。如果采样率保持恒定,上述较慢的正弦波的频率将比较快的正弦波慢10倍。 进一步说,一个恒定的Δ相位必将导致一个恒定正弦波频率的输出。但是,DDS技术允许通过一个频率表迅速地改变信号的Δ相位。函数发生器能够指定一个频率表,该表包括由波形频率和持续时间信息组成的各个段。函数发生器按顺序产生每个定义的频率段。通过生成一个频率表,可以构建复杂的频率扫描信号和频率跳变信号。DDS允许函数发生器的相位从一级到另一级连续变化。 矢量信号发生器提供高灵活度和强大的解决方案,可用于科学研究,通信,消费电子,宇航/国防,半导体测试以及一些新兴领域,如软件无线电,无线电频率识别( RFID),以及无线传感网络等。 有些公司还提供许多其他利用DAC来产生模拟信号的模拟输出产品。模拟输出板的基本架构是,将一个小型的FIFO存储器连接到一个DAC上。绝大部分的模拟输出板被用来产生静态电压,而且许多可以被用来产生低频波形。

  DDS信号发生器工作原理

  该技术是根据奈奎斯特取样定理,从连续信号的相位Φ出发,对一个正弦信号进行取样、量化、编码,然后将形成的正弦函数表存入ROM/RAM中,合成时则通过改变相位累加器的频率控制字来改变相位增量,相位增量不同将导致一个周期内取样点数的不同。因角频率ω=△φ·△t,故可在取样频率不变的情况下,通过改变相位累加器频率控制字的方法将这种变化的相位/幅值量化为数字信号,然后通过D/A变换和低通滤波即可得到相位变化的合成模拟信号频率。该技术是根据奈奎斯特取样定理,从连续信号的相位Φ出发,对一个正弦信号进行取样、量化、编码,然后将形成的正弦函数表存入ROM/RAM中,合成时则通过改变相位累加器的频率控制字来改变相位增量,相位增量不同将导致一个周期内取样点数的不同。因角频率ω=△φ·△t,故可在取样频率不变的情况下,通过改变相位累加器频率控制字的方法将这种变化的相位/幅值量化为数字信号,然后通过D/A变换和低通滤波即可得到相位变化的合成模拟信号频率。

dds信号发生器功能及原理

  上图是DDS的基本原理框图,它主要由四部分组成:

  第一部分为相位累加器,用于决定输出信号频率的范围和精度;

  第二部分为正弦函数功能表(波形存储器),用于存储经量化和离散后的正弦函数的幅值;

  第三部分为D/A转换,可产生所需的模拟信号;

  第四部分为低通滤波,用来减少量化噪声、消除波形尖峰。

  参考频率源是一个高稳定度的晶体振荡器,用以同步DDS中各部件的工作,因此,DDS输出的合成信号的频率稳定度和晶体振荡器是一样的。从原理上还可看出,它是用高稳定的固定时钟频率来对所要合成的信号进行相位取样的,单位时间内取样量越大,则合成的频率越低。取样量的大小由可程控的频率设定数据决定。

  DDS信号发生器结构原理

  参考频率clock为整个合成器的工作频率,输入的频率字保存在频率寄存器0或1中,经32位相位累加后,再和相移寄存器累加以得到内部ROM的地址,然后经过内部ROM正弦波形表便可得到相应的幅度值,最后经过D/A转换和低通滤波器得到合成的正弦波。 3.189C52和AD7008接口设计3.3正交信号形成电路设计

  AD7008为单片DDS集成芯片,其结构如图所示。该器件内含32位相位累加器、正余弦查找表及10位DAC的DDS调制器,时钟频率可达20~50MHz;还内含两个10位乘法器、20位IQMOD寄存器及12位相位寄存器。除了可合成正弦波外,还可实现调频、调相、调幅及数字解调,同时提供了可与微机接口的并行和串行接口。

dds信号发生器功能及原理

  由于AD7008的相位累加器为32位,故2π=232,则△phase必须在0≤△phase≤232-1的范围内,每一时钟周期,32位累加器累加一个相位阶距,输出频率fout为:fout=△phasefclock/232

  式中,fclock是参考频率。实际使用中,fout的上限取fclock的40%(考虑到相位噪声和杂散信号干扰 ) 即△phase上限取0.4&TImes;232。△phase可通过控制FSELECT从FREQ0、FREQ1中选择。尽管AD7008包含有32位相位累加器,但其输出仅为12位,因此没有必要也不可能用32位的分辨率。12位的相位数据经查询可转换成10位幅度信号。如果不要求调幅,IQ乘法器可以被旁路(CR2=0),而将正弦信号幅值直接送往DAC电路。通过外电阻Rset可对DAC满量程输出电流进行调节,公式如下:

  Iout(mA)=6233Vref(V)/Rset(Ω)

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发表于 2014-07-24 11:53 2537次阅读
基于DDS芯片的全数控函数信号发生器的设计与实现

基于实验系统采用电路可动态重组的设计方案

设计了一种基于单片机和可编程逻辑器件的模式化综合实验系统。该实验系统采用电路可动态重组的设计方案,在...

发表于 2014-04-02 10:41 767次阅读
基于实验系统采用电路可动态重组的设计方案

一种用于FPGA的改进算法弱化了方波重影

直接数字频率合成技术(DDS)作为第三代频率合成技术,广泛应用于仪器仪表、通信、雷达等领域。基于DD...

发表于 2014-03-28 10:25 710次阅读
一种用于FPGA的改进算法弱化了方波重影

基于SLH89F5162的信号发生器设计

信号发生器是最重要的测量仪器之一,随着测试对象的多样化和数字技术的进步,信号发生器获得了广泛的应用和...

发表于 2014-03-24 11:33 1805次阅读
基于SLH89F5162的信号发生器设计

基于单片机与FPGA的直接频率数字合成器的设计方...

本文提出了一种基于单片机的直接频率数字合成器的设计方案。方案采用单片机控制FPGA产生DDS信号输出...

发表于 2014-01-23 09:58 1070次阅读
基于单片机与FPGA的直接频率数字合成器的设计方...

基于仪器集成的幅频特性测量仪设计方案

为了提高实验室仪器设备的使用效率,提出了一种仪器集成的幅频特性分析仪的设计方案。利用仪器集成方法实现...

发表于 2013-10-11 11:59 817次阅读
基于仪器集成的幅频特性测量仪设计方案

普源DG1000Z信号源,逐点生成任意波

日前,北京普源精电科技有限公司(RIGOL)宣布推出DG1000Z系列函数/任意波形发生器。它是一款...

发表于 2013-08-05 13:51 680次阅读
普源DG1000Z信号源,逐点生成任意波

安捷伦发表新X系列信号产生器增强选项,支援更快、...

安捷伦科技(Agilent Technologies Inc.)日前宣布旗下的高效能型MXG和经济型...

发表于 2013-05-13 09:06 780次阅读
安捷伦发表新X系列信号产生器增强选项,支援更快、...

直接数字频率合成器DDS的优化设计

本文将在对DDS的基本原理进行深入理解的基础上,采用多级流水线控制技术对DDS的VHDL语言实现进行...

发表于 2013-01-27 14:17 1147次阅读
直接数字频率合成器DDS的优化设计

基于CPLD和LVPECL的可调窄脉冲信号发生器...

本文采用CPLD和LCPECL门电路器件来设计可调窄脉冲发生器。本方案包括LVPECL窄脉冲产生电路...

发表于 2012-12-13 14:51 3009次阅读
基于CPLD和LVPECL的可调窄脉冲信号发生器...

基于SOPC和DDS IP核的可重构信号源设计与...

SOPC(System on a Programmable Chip,片上可编程系统)是Altera...

发表于 2012-12-03 11:28 1726次阅读
基于SOPC和DDS IP核的可重构信号源设计与...

8GHz-12GHz的X频段的理想选择-SGS1...

  罗德与施瓦茨公司发布了信号发生器R&S SGS100A的新型号产品,该产品内部集成了I/Q调制器...

发表于 2012-11-28 09:59 303次阅读
8GHz-12GHz的X频段的理想选择-SGS1...

R&S推出新一代便携式数字电视信号发生器...

 R&S公司新推出的便携式数字电视信号发生器SFC-U支持模拟电视和数字电视标准,以及声音广播标准。...

发表于 2012-11-28 09:23 653次阅读
R&S推出新一代便携式数字电视信号发生器...

高效FSK/PSK调制器利用多通道DDS实现零交...

频移键控 (FSK)和相移键控 (PSK) 调制方案广泛用于数字通信、雷达、RFID以及多种其他应用...

发表于 2012-11-02 11:02 1948次阅读
高效FSK/PSK调制器利用多通道DDS实现零交...

安捷伦提供GNSS信号产生软件助力伽利略卫星系统...

安捷伦科技(Agilent Technologies)宣佈旗下适用于全球导航卫星系统(GNSS)的S...

发表于 2012-10-15 10:23 375次阅读
安捷伦提供GNSS信号产生软件助力伽利略卫星系统...

锁相环在不同领域中的应用汇总

由于锁相环路有上述种种优良的特性,再加上集成锁相环的出现,使锁相环路在电子技术等各个领域获得了广泛的...

发表于 2012-09-21 10:09 643次阅读
锁相环在不同领域中的应用汇总

安捷伦推出最快速的PXI向量信号发生器

安捷伦科技(Agilent Technologies)近日推出全世界最快速的PXI向量信号产生器。A...

发表于 2012-09-07 12:03 757次阅读
安捷伦推出最快速的PXI向量信号发生器

泰克公司推出全新SPG8000同步信号发生器,满...

泰克公司日前宣布,推出SPG8000同步和主时钟基准信号发生器,这是一种将泰克行业领先的同步脉冲发生...

发表于 2012-08-29 15:22 431次阅读
泰克公司推出全新SPG8000同步信号发生器,满...

泰克公司推出价格便宜的高性能信号发生器AFG20...

泰克公司日前宣布,推出AFG2021任意波形/函数发生器,以入门级定价提供高性能信号发生功能。这种新...

发表于 2012-08-08 11:32 651次阅读
泰克公司推出价格便宜的高性能信号发生器AFG20...

基于ML2035低频正弦信号发生器的设计

1 引 言 正弦信号发生器是一种广泛应用的信号源,对它的要求也随着技术的发展越来越高。传统的正弦信号...

发表于 2012-08-03 13:45 987次阅读
基于ML2035低频正弦信号发生器的设计

基于单片机的正弦信号发生器的设计

摘 要 :本系统采用AT89S51单片机为核心,辅以必要的模拟,数字电路,构成了一个基于DDS技术的...

发表于 2012-07-31 11:42 19682次阅读
基于单片机的正弦信号发生器的设计

R&S FSW信号与频谱分析仪提供新选件

2012年6月18日,慕尼黑 - 新型IEEE 802.11ac WLAN标准提供前所未有的1 Gb...

发表于 2012-07-23 11:32 289次阅读
R&S FSW信号与频谱分析仪提供新选件

一种基于DDS的高速定时同步方法

定时同步是高速数据传输的关键技术也是难点问题。在对锁相环数字化设计、DDS原理结构和参数设计进行研究...

发表于 2012-07-20 17:10 708次阅读
一种基于DDS的高速定时同步方法

FPGA典型设计方案精华汇总(一)

信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形,如三角波、锯齿...

发表于 2012-05-30 11:40 3811次阅读
FPGA典型设计方案精华汇总(一)

信号发生器使用攻略

  信号发生器也称信号源,是用来产生振荡信号的一种仪器,为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号,并且...

发表于 2012-05-23 11:44 11862次阅读
信号发生器使用攻略