技術(shù)文章

    信號發(fā)生器簡介

    源技術(shù)發(fā)祥于電力電子技術(shù)，通常認(rèn)為1960年左右是電力電子技術(shù)的起源，其發(fā)展由現(xiàn)代追溯回上世紀(jì)，分別經(jīng)歷了變頻器時代、逆變器時代和整流器時代。

    信號源是一種常用于各大實驗室及教學(xué)等場所，能為其他設(shè)備提供低噪聲的標(biāo)準(zhǔn)電信號的供電儀器，信號源部分采用多級穩(wěn)壓方法，對傳統(tǒng)信號源的開關(guān)穩(wěn)壓或線性穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。其中前級穩(wěn)壓采用與開關(guān)穩(wěn)壓功能相近的工頻變壓器，主要實現(xiàn)交流信號與直流信號的轉(zhuǎn)換，再經(jīng)整流濾波進(jìn)行初步穩(wěn)壓；而后級穩(wěn)壓利用線性穩(wěn)壓的高精度低噪聲，對前級穩(wěn)壓輸出的直流信號做二次穩(wěn)壓處理，核心控制部分采用ARM處理器芯片與FPGA芯片共同組成的多核心控制方案，對于普遍采用的單核ARM核心或單核FPGA核心更具有優(yōu)勢。其中ARM處理器的主要功能為信號采集獲取、信號處理及濾波等功能，F(xiàn)PGA則控制數(shù)字信號與模擬信號之間的轉(zhuǎn)換與輸出等功能，兩者相互獨立卻又相輔相成，共同承擔(dān)模塊的核心控制功能。

    信號發(fā)生器技術(shù)原理

    頻率合成技術(shù)是現(xiàn)在最為廣泛使用的直接數(shù)字合成技術(shù)（DDS），由于其具備的低相位噪聲與高分辨率特性，并且在輸出不同頻率時DDS能夠保持連續(xù)的相位。這種技術(shù)特性使其能夠方便實現(xiàn)相位、頻率和幅度調(diào)制，使得其廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代信號發(fā)生器研究領(lǐng)域。直接數(shù)字頻率合成基本結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示。其主要由時鐘發(fā)生器，數(shù)據(jù)存儲，相位累加器以及DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換合成技術(shù)等組成。主要原理是將信號的幅度值取樣量化為不同數(shù)值后按照不同的相位存儲進(jìn)波形查找表，然后按照相關(guān)時序在每個時鐘的上升沿，通過讀取相關(guān)的相位地址來讀取幅度值最后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出。

    圖1-1DDS結(jié)構(gòu)框圖

    直接數(shù)字頻率合成是以奈奎斯特抽樣定理和數(shù)字頻率合成為基礎(chǔ)。直接數(shù)字頻率合成是已知經(jīng)過量化并存儲于波形ROM表中的數(shù)據(jù)，采用相位累加的方法把數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)取出在經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換和低通濾波還原模擬信號的過程。構(gòu)框圖中f為系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘，通過設(shè)定不同的頻率控制字K使得每經(jīng)過一個時鐘脈沖上升沿N位相位累加寄存器的值增加K，這個值作為波形數(shù)據(jù)表的地址信號，在對應(yīng)時鐘的上升沿對波形存儲器進(jìn)行查表輸出相應(yīng)的數(shù)字信號。數(shù)字量對應(yīng)波形的某一個幅度值，波形數(shù)據(jù)ROM表的輸出值經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成一定頻率的模擬信號，通過低通濾波后輸出平滑的模擬信號。

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