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直接数字频率合成技术（DDS）

DDS同[url=http://www.eefocus.com/search/forsearch.php?word=DSP%7C0][color=#0000ff]DSP[/color][/url]（数字信号处理）一样，是一项关键的数字化技术。[b]DDS[/b]是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。与传统的频率合成器相比，[b]DDS[/b]具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。

        一块[b]DDS[/b]芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分（如Q2220）。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码；而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度（芯片一般通过查表得到）。[b]DDS[/b]芯片输出的一般是数字化的正弦波，因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。

        另外，有些[b]DDS[/b]芯片还具有调幅、调频和调相等调制功能及片内D/A变换器（如AD7008）。        [b]DDS[/b]有如下优点：
[list=1][*]频率分辨率高，输出频点多，可达N个频点(N为相位累加器位数)；[*]频率切换速度快，可达us量级；[*]频率切换时相位连续；[*]可以输出宽带正交信号；[*]输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；[*]可以产生任意波形；[*]全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻。[/list]        在各行各业的测试应用中，信号源扮演着极为重要的作用。但信号源具有许多不同的类型，不同类型的信号源在功能和特性上各不相同，分别适用于许多不同的应用。目前，最常见的信号源类型包括任意波形发生器，[url=http://www.eefocus.com/myspace/blog/show.php?id=1758][color=#0000ff]函数发生器[/color][/url]，RF[url=http://www.eefocus.com/myspace/blog/show.php?id=1758][color=#0000ff]信号源[/color][/url]，以及基本的模拟输出模块。信号源中采用[b]DDS[/b]技术在当前的测试测量行业已经逐渐称为一种主流的做法。
[b]任意波形发生器[/b]
        [url=http://www.eefocus.com/myspace/blog/show.php?id=1758][color=#0000ff]任意波形发生器(AWG)[/color][/url]通常提供较深的存储器，较大的动态范围以及较宽的带宽，来满足各式各样的应用，包括通信、半导体和系统测试。AWG接收来自PC的用户自定义数据，并利用这些数据来生成任意波形。AWG用户可以将想要产生的一系列波形下载到仪器所带的存储器中。通常，可以存储实际的波形和形成这些波形所需的波形序列指令。
        现在请看一下AWG的基本架构。要从AWG上产生一种波形，必须先创建任意波形本身。像模拟波形编辑器，调制工具，以及国家仪器公司(NI)的LabVIEW这类的软件工具都能够简化这些波形的创建。这些波形和其波形序列指令都存在仪器所带的RAM中。
        波形生成序列通常从
[url=http://www.eefocus.com/search/forsearch.php?word=TTL%7C0][color=#0000ff]TTL[/color][/url]硬件触发器开始。各种波形由许多单个的样本构成，而生成采样率由仪器的采样时钟确定。从内部采样时钟时基(100 MHz VCXO)中导出采样时钟有几种不同模式，包括[b]DDS[/b]定时Div/N时钟，以及几种提供不同外部时钟的模式。另外，对于用于仪器的锁相环的频率基准，也有几种不同的选择。
        波形通过存储器到数模转换器(
[url=http://www.eefocus.com/search/forsearch.php?word=DAC%7C0][color=#0000ff]DAC[/color][/url])，数模转换器将数字采样样本转换成所需的模拟输出波形。在DAC之前，样本被数字滤波，而经过DAC之后，模拟输出又通过一个模拟滤波器。这些数字和模拟滤波器通过插值来增加采样率，并通过谐波低通滤波器滤除寄生信号，从而极大地改进了信号的质量。通常，这些滤波器都能够软件编程。

[align=center][i][img=362,220]http://www.eefocus.com/data/07-03/116_1174638073/1185864165.jpg[/img]
图1：任意波形发生器的基本架构。 [/i][/align]        AWG允许用户规定波形片断，并通过重复来构建复杂波形。由于AWG将波形存储在自身存储器中，故波形长度受限。波形循环帮助产生具有多次重复的子段的信号。对波形段进行循环改善了存储效率，并增加了波形的持续时间。
        AWG还可以规定波形中不同的级，每级都可以包括不同的波形段和不同的循环次数。AWG依次产生每一个定义的波形段。通过组合先后顺序和循环次数，就能够利用很小的存储器容量来构建非常复杂的波形。AWG可以为每段指定不同的波形片段，不过不同段之间的过渡点上的相位不一定是连续的。
        最后，许多AWG都具有一个仿函数发生器功能。此时，当要求输出一个标准函数波形时，可以先用软件来产生，并下载到AWG上，然后再由AWG输出。这就不同于下面将要介绍的全[b]DDS[/b]技术。
[b]函数发生器[/b]
        函数发生器产生固定波形，如正弦波、方波或三角波，频率可调节。函数发生器无需来自计算机或大容量存储缓冲器的连续输入，因为设备本身能够产生这些波形。
        函数发生器可以基于模拟技术，也可以基于数字技术。模拟函数发生器利用模拟硬件来产生简单的函数，并在需要指定频率的静态正弦波或方波时经常使用。而数字函数发生器采用直接数字综合(
[url=http://www.eefocus.com/search/forsearch.php?word=DDS%7C0][b]DDS[/b][/url])，DAC，数字信号处理，以及一个单周期存储缓冲器来产生信号。
[url=http://www.eefocus.com/search/forsearch.php?word=DDS%7C0][b]DDS[/b][/url]技术依赖数字控制的方法，利用单基准时钟频率来实现一个模拟频率源。[b]DDS[/b]能够实现高精度和高分辨率，高温度稳定度，高宽带，以及随机的和相位连续的频率切换。
        许多信号源通过对一个内部时基进行整数分频来产生时钟信号，这被称为除N方法。但是，用除N方法来产生时钟，只能产生有限的时钟频率。AWG，甚至几个时钟频率产生器，可以采用[b]DDS[/b]技术来产生具有非常精细的更新频率时钟信号，而这是除N方法无法实现的。
[b]典型的[b]DDS[/b]函数发生器[/b]
        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。

[align=center][i][img=362,240]http://www.eefocus.com/data/07-03/116_1174638073/1185864193.jpg[/img]
图2：典型[b]DDS[/b]函数发生器的架构方框图。 [/i][/align]        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，[b]DDS[/b]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。[b]DDS[/b]允许函数发生器的相位从一级到另一级连续变化。
        矢量[url=http://www.eefocus.com/html/07-06/38040207300792.shtml][color=#0000ff]信号发生器[/color][/url]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(
[url=http://www.eefocus.com/search/forsearch.php?word=RFID%7C0][color=#0000ff]RFID[/color][/url])，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。

存储深度，正弦波形产生相位，时钟频率。。
Psoc能够使用多少的时钟频率？
psoc的RAM能够存储多大的内容》？
Psoc数字滤波器部分能够实现多好的滤波效果？
Psoc的DA转换速率与数据传输率的关系？
Psoc能不能完成精度高的波形实现？
最多Psoc能够实现多高精度多高带宽的东西？

如果不使用Psoc还可以使用FPGA+单片机的方式来实现~~~~

信号源发展到今天，它的涵盖范围已非常广。我们可以按照频率范围对它进行分类：超低频（0.1m～1kHz）、音频（20Hz～20kHz）、视频（20kHz～10MHz）、射频及高频（200k～3000MHz）、微波（≥3000MHz）、光波信号源等；按工作原理可以分为： LC 源、锁相源、合成源等。

经常会看到信号源型号前面有几个字母，你知道他们代表什么意思吗？这些字母是有说头的，我来解释解释。

音频信号源（AG）、函数信号源（FG）、功率函数发生器（PFG）、脉冲信号源（PG）、任意函数发生器（AFG）、任意波形发生器（AWG）、标准高频信号源（SG）、射频信号源（RG）、电视信号发生器（TVSG）、噪声信号源（Noise）、调制信号发生器（MSG）、数字信号源 (DG)。

一般来说，任意波形发生器（AFG）可提供 12 种标准函数波形、脉冲波形、调制波形、扫频和突发信号等，同时可快速编辑任意波形，在中档信号源中极具代表性，是一种革命性的数字产品。它的基本技术指标与其他的信号源指标相同，但也有特殊的要求。下面就任意波形发生器（AFG）相关性能指标进行了说明：

　　带宽(Fw)：带宽是所有测量交流仪器必须考虑的技术指标，指仪器输出或能测量的信号幅度衰减 -3dB 处的最高频率。

　　输出幅度（Vpp）：信号源输出信号的电压范围，一般表示为峰 - 峰值。

　　输出通道（CH）：信号源对外界输出的通道数量。

　　垂直分辨率（DAC）：垂直分辨率与仪器数模转换的二进制字长度（单位：位）有关，位越多，分辨率越高。数模转换的垂直分辨率决定复现波形的幅度精度和失真。分辨率不足的数模转换会导致量化误差，导致波形生成不理想。

　　水平分辨率（HA）：水平分辨率表示创建波形可以使用的最小时间增量。一般来说，使用下面公式计算：
T=1/F（T是定时分辨率，单位为秒， F是采样率）。

　　存储深度（Wsiz）：存储深度与时钟频率一起使用，确定波形的点数。存储深度决定着可以存储的最大样点数量。每个波形的样点占用一个存储器位置。每个位置等于当前时钟频率下采样间隔的时间。大的存储深度，可以建立更多周期的希望波形，能创建更好的波形细节。

　　采样速率（fs）：采样速率通常用每秒兆样点或千兆样点表示，表明仪器可以运行的最大时钟或采样速率。采样速率影响主要输出信号的频率带宽和保真度，公式如下：

　　信号输出频率带宽=采样速率÷存储深度，即Fw=fs÷Wsize

　　当然，各种信号源的性能指标和选择参数都不会完全相同，但是在使用信号发生器时，以上的几个指标在选型时您必须尽量考虑，才能满足您的要求。