智能高频任意波形发生器的研究[DSP数字信号处理]

来源：互联网   发布日期：2011-10-01 16:50:05   浏览：6652次  

 

    摘要：介绍一种基于DPS和ispLSI器件的数字方式产生的高精度高频任意波形的方案。信号波形可通过编程任意产生,其他主要参数如幅度、频率等可程控,并且输出信号的波形和主要参数可由LCD液晶显示器实时显示。

    关键词：信号发生器 DSP ispLSI 高速A/D转换 高速D/A转换

数字波形合成器的设计在结构上大致分三类方法。

方法一：直接数字查表法合成周期信号,

结构见图1。波形数据固化在EPROM或其它非易失性存储器中,通过查表电路,再晶振时钟控制下不断地从EPROM中取出数据,通过DAC和低通滤波器（LPF）输出。此结构的特点是能产生较高频率的信号,但不便程控且产生信号类型有限。

方法二：利用单片机查表法合成周期信号,结构见图2。波形数据固化在EPROM中,单片机不断地从存储器中取出数据,经并行口送出,在经DAC和LPF输出。特点是便于程控控,但不能产生较高频率的信号。

方法三：利用单片机生成数据与查表相结合的方法合成周期信号,结构见图3。基本波形数据固化在EPROM中,

输出某种波形时,首先根据基本波形或公式算出波形数据送入RAM,然后由查表电路不断地、周而复始地从RAM中取出数据,通过DAC和LPF输出。特别是既便于程控,又能产生较高频率的信号,但结构复杂。

本文所介绍的方案是根据用户提出的主要性能技术指标和要求而设计的,是对方法三是一种改进、完善。本方案采用数据信号处理芯片DSP做主处理器,把波形数据的产生和波形的似合相分离,从而可大大提高产生信号的频率;并且本系统增设了高速数据模块和液晶显示器LCD,能实时显示输出波形及其主要参数。

1 硬件框图及工作原理

本系统由三部分组成：任意周期信号产生模块、高速数据采集模块、处理系统及显示部分。框图见图4。

1.1 任意周期信号产生模块

该模块由高频晶振、频率合成器、高速RAM、

高速D/A转换器、程控模拟信号放大器和滤波器组成,其主要任务是完成波形合成。存储器的读、写信号分别由控制器ispLSI完成。其特点：（1）采用高频晶振控制数据转换,克服了数据转换受CPU工作速度的限制。（2）采用高速RAM和高速D/A转换器AD9720,数据转换速率达400Msps,完全可以拟合20MHz信号。（3）频率合成器主要由高速、高密度器件ispLSI2032设计完成,利用多位分频器细化频率设置,采用循环周期计数,产生高稳定度的合成波频率,在0～20MHz范围内频率误差<0.1%,并克服了非周期采样而产生的高次谐波,频率设置可以程控。（4）程控高速宽带运放可实现输出信号的调整（放大、偏置）。

1.2 高速数据采集模块

高速数据采集模块是本信号发生器设计的特色,由高速A/D转换器AD9283（8bit,100MHz）、RAM、锁存器组成。A/D的时钟信号由高频晶振输出f0经分频得到。分频器由控制器ispLSI实现程控。本模块完成对输出信号的实时采集,采集的数据同时送到LCD直接显示和给DSP进行处理（计算频率、幅值等参数）。并且可以采集外部输入信号,与整个系统配合实现信号再现。

1.3 算是系统及显示部分

它包括DSP芯片、控制器（ispLSI）、80C51芯片、外设接口、键盘和显示器。

DSP芯片完成形数据的产生并与控制器（ispLSI）、80C51对整个系统进行控制。对于不同的信号,采用不同的

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