任意波形發(fā)生器是現(xiàn)代電子測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一，它的功能遠(yuǎn)比函數(shù)發(fā)生器強(qiáng)，可以產(chǎn)生各種理想及非理想的波形信號(hào)，對(duì)存在的各種波雷達(dá)、導(dǎo)航、宇航等領(lǐng)域。形都可以模擬，廣泛應(yīng)用于測(cè)試、通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、宇航等領(lǐng)域。

本文介紹DDS任意波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)。

任意波形發(fā)生器的功能

任意波形發(fā)生器既具有其他信號(hào)源的信號(hào)生成能力，又可以通過(guò)各種編輯手段產(chǎn)生任意的波形采樣數(shù)據(jù)，方便地合成其他信號(hào)源所不能生成的任意波形，從而滿足測(cè)試和實(shí)驗(yàn)的要求。任意波形發(fā)生器的主要功能包括：

（1）函數(shù)發(fā)生功能

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，為了驗(yàn)證電路功能、穩(wěn)定性和可靠性，需要給它施加理想波形，任意波形發(fā)生器能替代函數(shù)發(fā)生器提供正弦波、方波、三角波、鋸齒波等波形，還具有各種調(diào)制和掃頻能力。利用任意波形發(fā)生器的這一基礎(chǔ)功能就能滿足一般實(shí)驗(yàn)的信號(hào)需求。

（2）任意波形生成

出于各種干擾的存在以及環(huán)境的變化，實(shí)際運(yùn)行在實(shí)際電子環(huán)境中的設(shè)備，電路中往往存在各種信號(hào)缺陷和瞬變信號(hào)，例如過(guò)脈沖、尖峰、阻尼瞬變、頻率突變等。任意波形發(fā)生器可以模擬這些特殊信號(hào)，以測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際性能。

（3）信號(hào)還原功能

在一些軍事、航空等領(lǐng)域，有些電路運(yùn)行環(huán)境很難估計(jì)，在設(shè)計(jì)完成之后，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中還需要更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而有些實(shí)驗(yàn)的成本很高或者風(fēng)險(xiǎn)性很大（如飛機(jī)試飛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況），人們不可能重復(fù)作實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可行性和穩(wěn)定性。此時(shí)，可以利用任意波形發(fā)生器的信號(hào)還原功能。在做一些高耗費(fèi)、高風(fēng)險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)數(shù)字示波器把現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際波形記錄下來(lái)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)接口下載到任意波形發(fā)生器，通過(guò)任意波形發(fā)生器還原實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。

硬件結(jié)構(gòu)說(shuō)明

設(shè)計(jì)過(guò)程

在本系統(tǒng)中，DDS是任意波形實(shí)現(xiàn)的技術(shù)關(guān)鍵，其核心為相位累加器（全加器與數(shù)字寄存器）與ROM波形查詢表構(gòu)成。那么我們?cè)O(shè)計(jì)DDS的框圖如下

建立一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)從單片機(jī)接收來(lái)的頻率控制字的寄存功能，作為寄存器。全加器實(shí)現(xiàn)20位的相位累加，通過(guò)頻率控制字作為步長(zhǎng)進(jìn)行控制。由于FPGA內(nèi)輸出位數(shù)有限，因此建立一個(gè)模塊進(jìn)行高位截?cái)啵蝗「呤?，接收累加器輸出的?shù)據(jù)。然后再通過(guò)波形ROM完成波形的查找與輸出。這部分為固定的正弦波、三角波、方波與鋸齒波等常規(guī)波形的輸出部分。任意波形部分，則需要一個(gè)能隨時(shí)接受數(shù)據(jù)更新的RAM，其數(shù)據(jù)的寫(xiě)入由單片機(jī)控制，接收上位機(jī)的下傳數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的讀取由DDS中的地址發(fā)生器控制，這樣即可產(chǎn)生任意波形輸出。