多通道模數(shù)匹配任意波形產(chǎn)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著電子系統(tǒng)所需要的激勵(lì)信號(hào)日趨多樣化和復(fù)雜化，產(chǎn)生特定波形的信號(hào)發(fā)生器往往難以滿足研發(fā)和測(cè)試需求，而任意波形產(chǎn)生系統(tǒng)（Arbitrary Waveform Generator，AWG）因其高度的靈活性和可以產(chǎn)生任意復(fù)雜波形的優(yōu)點(diǎn)越來越受到工程技術(shù)人員的青睞。目前，以Agilent（安捷倫）、Tektronix（泰克）和RIGOL（北京普源精電）為代表的國內(nèi)外儀器生產(chǎn)商都在加大投入AWG的研發(fā)，并開發(fā)出了相應(yīng)產(chǎn)品。但是這些產(chǎn)品普遍存在價(jià)

2、格高、輸出通道少、僅提供模擬輸出等缺點(diǎn)，從而限制了AWG的應(yīng)用。
　　本文以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）器件為核心配合D/A轉(zhuǎn)換電路和電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)了10通道任意模擬波形產(chǎn)生模塊，64通道任意數(shù)字序列產(chǎn)生模塊以及任意模數(shù)通道的同步模塊。系統(tǒng)的絕大多數(shù)設(shè)計(jì)都采用Verilog硬件描述語言在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，從而減少系統(tǒng)整體硬件的體積和復(fù)雜度，所做的工作如下：
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3、1）以直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesis，DDS）技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對(duì)比分析DDS技術(shù)的兩種結(jié)構(gòu)——直接數(shù)字波形合成（Direct Digital Wave Synthesis，DDWS）和直接數(shù)字頻率合成（Direct Digital Frequency Synthesis，DDFS）的優(yōu)缺點(diǎn)，整合兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生任意模擬波形的功能設(shè)計(jì)。而對(duì)于任意數(shù)字序列的產(chǎn)生，主要通過產(chǎn)生高精度的時(shí)間信號(hào)，控制數(shù)

4、字通道使其輸出信號(hào)可在一定時(shí)間內(nèi)的任意時(shí)刻進(jìn)行跳變，從而實(shí)現(xiàn)滿足任意時(shí)序的數(shù)字序列的產(chǎn)生。
　?。?）制定了系統(tǒng)和PC端上位機(jī)通信的協(xié)議，并在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)幀解析電路，使得各通道控制電路可以準(zhǔn)確獲取本通道的數(shù)據(jù)。同時(shí)還在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了任意模數(shù)通道的同步控制電路。
　　（3）給出了系統(tǒng)各功能模塊的測(cè)試方案，從測(cè)試結(jié)果可以看出，10個(gè)模擬通道都能產(chǎn)生正弦波、三角波、方波等常規(guī)波形，還能產(chǎn)生通過PC機(jī)上的波形編輯工具繪