測(cè)量用信號(hào)源第六章

1、第六章 測(cè)量用信號(hào)源,6 .1 引言,6 .3 數(shù)字頻率合成式信號(hào)發(fā)生器,6 .2 頻率合成器,6 .1 信號(hào)源概述,一、信號(hào)源模型,輸出電阻常50，75，150，600等數(shù)值，有的信號(hào)源還備有幾種輸出電阻可以切換，用戶可根據(jù)需要選擇,信號(hào)源的兩個(gè)輸出端均未接儀器底盤，這稱為信號(hào)源的輸出端是浮置的。如果輸出有一端接至底盤，并接至電源地線，則稱為接地輸出。很多信號(hào)源能提供浮地輸出或接地輸出兩種方式供用戶選擇。只需通過(guò)開關(guān)或跳線就可以在兩種方式中任意切換。輸出是否需要接地與應(yīng)用條件有關(guān)。若用信號(hào)激勵(lì)雙端均浮地的電路，例如，差分電路，則信號(hào)源必須使用浮地輸出,二、信號(hào)源的分類,一）按信號(hào)的基波頻率分

2、類,1）超低頻信號(hào)源，頻率范圍為0.00011000Hz； （2）低頻信號(hào)源，頻率范圍為1Hz200kHz。其中使用較多的為20Hz20kHz，這時(shí)又稱為間頻信號(hào)源； （3）視頻信號(hào)源，頻率范圍為10Hz10MHz； （4）高頻信號(hào)源，頻率范圍為200kHz30MHz，有一些信號(hào)源頻率略窄，例如，只有330MHz，亦稱為高頻信號(hào)源； （5）甚高頻信號(hào)源，甚高頻又稱為特高頻，頻率范圍為30300MHz； （6）超高頻信號(hào)源，頻率范圍在300MHz以上,二）按信號(hào)的波形分類,1正弦信號(hào)發(fā)生器,2函數(shù)發(fā)生器,函數(shù)發(fā)生器通常至少包含正弦波、方波和三角波三種波形。有些還包括正負(fù)鋸齒波（又稱斜波）、脈沖波

3、、階梯波等波形。其頻率上限通常不是太高，大多為幾十至上百M(fèi)Hz，有的還要更低,由于任意形狀的信號(hào)均可分解為若干個(gè)正弦信號(hào)，并且電子系統(tǒng)對(duì)正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是它的頻率響應(yīng)，因此正弦信號(hào)是比較重要的信號(hào)。有不少信號(hào)源就是專門產(chǎn)生正弦信號(hào)的，稱為正弦信號(hào)發(fā)生器,函數(shù)發(fā)生器信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種，一種和后面還要討論的任意波形發(fā)生器相同，即先存儲(chǔ)了波形量化后的數(shù)據(jù)值，再經(jīng)DAC輸出要求的信號(hào)；另一種先產(chǎn)生一種波形，再變換為其它要求的波形,由三角波產(chǎn)生方波和正弦波的方框圖,正弦波變換器,在三角波為正電壓時(shí)，二極管D1，D2等逐次導(dǎo)通，當(dāng)三角波變?yōu)樨?fù)電壓時(shí)，二極管D1，D2等逐次導(dǎo)通。每導(dǎo)通一個(gè)二極

4、管，電阻R與二極管支路構(gòu)成的分壓比就發(fā)生變化，形成圖所示的非線性輸入-輸出特性，致使輸入的三角波變成輸出的近似正弦波,3掃頻信號(hào)發(fā)生器,信號(hào)源輸出信號(hào)的頻率可以是固定的或在一定范圍內(nèi)任意設(shè)置為某固定值，也可以是頻率在某頻率區(qū)間有規(guī)律地掃動(dòng)，后者稱為掃頻信號(hào)源，簡(jiǎn)稱掃頻源。多數(shù)掃頻源是正弦信號(hào)的頻率掃動(dòng)，但也可以是方波、三角波等非正弦信號(hào)的基波頻率在一定區(qū)間掃動(dòng),4脈沖及數(shù)字信號(hào)發(fā)生器,脈沖信號(hào)發(fā)生器及數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生矩形或基本是矩形的信號(hào)，但兩者也有一些差別,脈沖發(fā)生器產(chǎn)生重復(fù)頻率可以設(shè)定的脈沖信號(hào)，其脈沖的幅度、寬度、極性、占空比、上升及下降時(shí)間等脈沖參數(shù)一般均可在一定范圍內(nèi)設(shè)置。脈沖發(fā)生

5、器的輸出通道數(shù)目通常不太多。它既可用于模擬電路又可用于數(shù)字電路,數(shù)字信號(hào)發(fā)生器又稱數(shù)據(jù)發(fā)生器、圖形或模式（Pattern）發(fā)生器，它主要用于數(shù)字電路測(cè)試中作為激勵(lì)源或仿真數(shù)據(jù)信號(hào)，它通常都是多路的,5調(diào)制信號(hào)發(fā)生器,調(diào)制信號(hào)被廣泛用于通信、傳輸和控制。它將語(yǔ)言、數(shù)據(jù)、音樂及圖像等信號(hào)變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)制被高頻電磁波或其他高頻信號(hào)“攜帶”，以便遠(yuǎn)距離傳輸。攜帶信號(hào)的高頻信號(hào)稱為載波，被載波攜帶的頻率較低的信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)。將調(diào)制信號(hào)加于載波的過(guò)程稱為調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)制信號(hào)。不少信號(hào)源都能產(chǎn)生已調(diào)制信號(hào)，稱為調(diào)制信號(hào)發(fā)生器,6噪聲及偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器,7任意波形發(fā)生器,三）按是否采用頻率合

6、成技術(shù)分類,頻率合成技術(shù)是利用一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)，產(chǎn)生往往是較多頻率的信號(hào)，所產(chǎn)生信號(hào)的頻率穩(wěn)定度和頻率準(zhǔn)確度均與基準(zhǔn)信號(hào)相同或相近,四）按其他特性分類,三、信號(hào)源的主要技術(shù)指標(biāo),一）有關(guān)輸出信號(hào)頻率的技術(shù)指標(biāo),1、輸出頻率相對(duì)誤差,2、頻率穩(wěn)定度、老化率和阿侖方差,頻率穩(wěn)定度是指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，信號(hào)源在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)頻率的相對(duì)變化，所以實(shí)際上是頻率不穩(wěn)定度，它表征頻率源維持其工作于恒定頻率上的工作能力,影響頻率穩(wěn)定度因素：系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差,信號(hào)源廠商給出的頻率穩(wěn)定度所對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間為 15min24h,測(cè)量頻率穩(wěn)定度具體方法：首先規(guī)定頻率變化對(duì)應(yīng)的 時(shí)段 ，在大于或等于 的時(shí)間 內(nèi)

7、，以明顯小于 的時(shí)間間隔 測(cè)出信號(hào)源的輸出頻率并繪出變化曲線,頻率穩(wěn)定度,衡量頻率穩(wěn)定程度時(shí)還常用到基本上只考慮系統(tǒng)誤差影響的老化率和基本上只考慮隨機(jī)誤差影響的阿侖方差,老化率,通常用一天內(nèi)的頻率平均漂移作為長(zhǎng)期穩(wěn)定度的表征，叫做“日老化率”。用一天內(nèi)頻率平均漂移的相對(duì)值表示,阿侖（Allan）方差 阿侖（Allan）方差是反映頻率在很短時(shí)間內(nèi)變化的常用指標(biāo)。由于考慮的時(shí)間間隔很短，以致系統(tǒng)誤差引起的頻率漂移可以忽略不計(jì)，所以它只考慮了頻率的隨機(jī)變化,阿侖方差是討論m組相鄰測(cè)量時(shí)間為的頻率值之差異。期中每組都是在兩相鄰時(shí)間內(nèi)測(cè)得，因此又稱為雙取樣測(cè)量。其測(cè)量值分別為fi1及fi2，其中i表示第

8、i組，fi1表示該組第一個(gè)時(shí)間內(nèi)的測(cè)量值，實(shí)際上是第一個(gè)時(shí)間內(nèi)頻率的平均值，fi2是該組第二個(gè)時(shí)間內(nèi)的測(cè)量值。根據(jù)第二章求方差估計(jì)值的公式（2-20a），代入條件n=2，可求得該組兩數(shù)據(jù)的方差估計(jì)值,該方差越小，說(shuō)明該組兩數(shù)據(jù)離散性越小，即時(shí)間頻率變化越小。但是討論頻率的隨機(jī)變化不能用一組數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明，因此，定義阿侖方差為m組雙取樣方差平均值方根的相對(duì)值，即,二）有關(guān)輸出幅度的技術(shù)指標(biāo),有關(guān)信號(hào)源輸出幅度的技術(shù)指標(biāo)最主要的是輸出幅度范圍和輸出幅度標(biāo)稱值的準(zhǔn)確程度,1、輸出幅度范圍,輸出幅度范圍是指信號(hào)源在保證波形失真度等技術(shù)指標(biāo)的情況下，輸出幅度的范圍。所給輸出的幅度應(yīng)在規(guī)定負(fù)載阻抗下校準(zhǔn),輸出

9、幅度可以用規(guī)定負(fù)載上電壓絕對(duì)值表示，通?？砂捶逯?、峰-峰值、有效值等多種形式設(shè)置。輸出幅度也可用分貝電平表示，這時(shí)有功率電平和電壓電平兩種形式，它們是以P0或V0為基礎(chǔ)定義的，即,輸出幅度標(biāo)稱值的準(zhǔn)確程度常用輸出幅度的絕對(duì)誤差與標(biāo)稱值之比來(lái)衡量。亦可把這個(gè)比值轉(zhuǎn)化為用dB表示。有些信號(hào)源還給出輸出衰減器或其他因素變化對(duì)幅度準(zhǔn)確程度的影響,6.2 頻率合成器,一、對(duì)頻率合成技術(shù)的要求,1、相位噪聲,相位噪聲影響下的頻譜討論信號(hào)源的穩(wěn)定度。頻譜從f0向兩邊擴(kuò)展范圍越窄，譜值變化越陡，說(shuō)明頻率穩(wěn)定度越好?；蛘邠Q一種說(shuō)法，在基本堆成的頻譜內(nèi)，從f0向任意一端偏離某確定的頻率f，若對(duì)應(yīng)的頻譜值越小，說(shuō)明

10、相位噪聲越小，頻率穩(wěn)定度越好,單邊帶相位噪聲：從頻域定義一個(gè)在噪聲影響下頻率 短期穩(wěn)定度的指標(biāo)。指在一側(cè)邊帶 中，偏離載波f0一定頻率f，在1Hz 帶寬內(nèi)噪聲功率頻譜的積分與載波 加邊帶功率之和的比值,由于相位噪聲的功率與載波功率相比是很小的，并從便于測(cè)量考慮，在實(shí)用中常將“與載波加邊帶功率之和的比值”改為“與載波功率之比”，通常也用分貝為單位，即,SSPN單邊帶相位噪聲,Psn在一側(cè)邊帶中偏離載波確定頻率處，在1Hz帶寬內(nèi) 噪聲功率頻譜的積分,P0載波功率,2、諧波頻譜及雜散頻譜,諧波頻譜是指基波整數(shù)倍頻率處的頻譜；雜散頻譜是指諧波以外的離散頻譜。諧波通常由于輸出信號(hào)為非標(biāo)準(zhǔn)正弦波而產(chǎn)生；雜

11、散王萬(wàn)由于混頻、分頻及電源干擾等因素產(chǎn)生。他們通常是把諧波或非諧波功率之和與載波功率進(jìn)行比較，用dBc表示。有時(shí)需要考慮分諧波，及基波的證書分之一頻率的功率之影響，也要測(cè)分諧波功率。值得注意的是諧波頻譜、雜散頻譜都是考慮離散頻譜或離散頻譜之和，而相位噪聲的頻譜是連續(xù)的,3、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間,頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間時(shí)指信號(hào)源的輸出，從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一頻率所需的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間越小，頻率轉(zhuǎn)換速度越快，因此有時(shí)也把頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間成為轉(zhuǎn)換“速度”。通常頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒或微秒級(jí)的，這段時(shí)間對(duì)人工手動(dòng)操作?？珊雎?，但對(duì)自動(dòng)測(cè)試，若不注意轉(zhuǎn)換時(shí)間則可能因未完成頻率轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致頻率錯(cuò)誤。因此，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間對(duì)可程控信號(hào)源是很重

12、要的,二、直接頻率合成技術(shù)(第一階段,1、直接頻率合成技術(shù)的過(guò)程,2、直接頻率合成技術(shù)的特點(diǎn),直接合成法的優(yōu)點(diǎn)是工作可靠，頻率轉(zhuǎn)換速度快，但是需要大量的混頻器、分頻器和窄帶濾波器，這樣，造成體積大，難以集成化，所以價(jià)格昂貴。但是，直接頻率合成切換頻率的速度快，至今仍是一個(gè)特點(diǎn),三、鎖相合成技術(shù) (第二階段,1、鎖相環(huán)的組成,相位比較器PD：用來(lái)比較PD兩個(gè)輸入信號(hào)（頻率分別為 和 ）的相位，其輸出電壓 比例 于兩信號(hào)的相位差，叫“誤差電壓,壓控振蕩器，其振蕩頻率可用電壓控制，一般都利用 變?nèi)荻O管(變?nèi)莨?作為回路電容，這 樣，改變變?nèi)莨艿姆聪蚱珘?，其結(jié)電容 將改變，從而使振蕩頻率隨反向偏壓而

13、 變，故名“壓控”振蕩器,環(huán)路濾波器：它是一個(gè)低通濾波器，用來(lái)濾掉相位比 較器輸出的高頻成分和噪聲，以達(dá)到穩(wěn) 定環(huán)路工作和改善環(huán)路性能的目的,2、鎖相合成法的原理,在鎖相合成法中，輸入頻率 為基準(zhǔn)頻率 即 。鎖相環(huán)開始工作時(shí)，VCO的固有輸出信號(hào)頻率 (即開環(huán)時(shí)VCO自由振蕩頻率)總是不等于基準(zhǔn)信號(hào)頻率 , 即存在固有頻差 則兩個(gè)信號(hào) 和 之間的相位差將隨時(shí)間變化,相位比較器將這個(gè)相位差變化鑒出，即輸出與之相應(yīng) 的誤差電壓 ， 通過(guò)環(huán)路濾波器加到VCO上,VCO受誤差電壓控制，其輸出頻率朝著減小 固有頻差的方向變化，即 向 靠攏，這叫 “頻率牽引”現(xiàn)象。在一定條件下，環(huán)路通過(guò)頻率牽 引， 愈來(lái)

14、愈接近 ，直至 ，環(huán)路進(jìn)入所 謂“鎖定”狀態(tài),環(huán)路從失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)的上述過(guò)程，稱為鎖相 環(huán)的捕捉過(guò)程。鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)的一個(gè)基本特性 是，輸入信號(hào) 和VCO輸出信號(hào) 之間只存在一個(gè) 穩(wěn)態(tài)相位差，而不存在頻率差。鎖相合成法正是利用 鎖相環(huán)的這一特性，把VCO的輸出頻率穩(wěn)定在基準(zhǔn)頻 率上,3、鎖相合成技術(shù)的特點(diǎn),鎖相合成法克服了直接合成法的許多缺點(diǎn)，特別是集成技術(shù)的發(fā)展，使鎖相合成法的優(yōu)點(diǎn)體積小、功耗小、價(jià)廉，且適合大規(guī)模生產(chǎn)更為突出，從而在頻率合成中獲得廣泛應(yīng)用。由于鎖相式額率合成具有極寬的頻率范圍和十分良好的寄生信號(hào)抑制特性，從而輸出頻譜純度很高(密寄輸出可優(yōu)于140 dB)，而且輸出

15、頻率易于用微機(jī)控制，鎖相技術(shù)在頻率合成器中的應(yīng)用至今仍占重要地位,四、直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDFS,DDFS標(biāo)志著頻率合成技術(shù)進(jìn)入第三階段，DDFS的主要特點(diǎn)是采用計(jì)算技術(shù)和微計(jì)算機(jī)參與頻率合成。DDFS的優(yōu)點(diǎn)是極易實(shí)現(xiàn)頻率和相位控制，且切換時(shí)間快，尤其適用于合成任意波形,五、有關(guān)鎖相環(huán)的基本概念,1、鎖相環(huán)的跟蹤特性,當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，VCO的輸出頻率(也稱環(huán)路輸出頻率) 等于環(huán)路輸入頻率 ，環(huán)路輸出頻率可以指明地跟蹤上輸入頻率的變化，這就是環(huán)路的跟蹤特性，所以環(huán)路的鎖定狀態(tài)又稱跟蹤狀態(tài)或同步狀態(tài),2、同步帶寬,當(dāng)輸入頻率 變化超過(guò)一定范圍(即固有頻差的 大小 超過(guò)一定值)，輸出頻率 不再能跟

16、蹤輸入頻率 的變化，這時(shí)環(huán)路將“失鎖”。在環(huán)路保持鎖定的條件下，我們把輸入頻率所允許的最大變化范圍定義為同步帶寬,在鎖相合成法中，輸入頻率是基準(zhǔn)頻率 ，相對(duì)于輸出頻率 ，可認(rèn)為 不變，那么同步帶寬可理解為，在環(huán)路保持鎖定的條件下，VCO頻率 允許變化的最大范圍。由此可知，若環(huán)路的同步帶寬較寬，那么即使VCO本身的頻率穩(wěn)定度不太高，也可通過(guò)環(huán)路的作用把VCO的輸出頻率穩(wěn)定在基準(zhǔn)頻率同一量級(jí),3、同步帶寬的作用表征環(huán)路跟蹤性能的重要參數(shù),4、相環(huán)的捕捉與捕捉帶寬,鎖相環(huán)在失鎖狀態(tài)時(shí)有固有頻差 ，若調(diào)諧VCO的輸出頻率 ，使它逐漸向基準(zhǔn)額率 靠近，即減小固有頻差 ，只有當(dāng)固有頻差減小到一定值，環(huán)路才

17、能從失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。環(huán)路最終能夠自行進(jìn)入鎖定狀態(tài)的最大允許的固有額差，叫做“捕捉帶寬,5、捕捉過(guò)程,環(huán)路從失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)的過(guò)程稱捕捉過(guò)程。只要固有頻差 小于環(huán)路的捕捉帶寬，那么通過(guò)捕捉，環(huán)路總能進(jìn)入鎖定，當(dāng)然捕捉過(guò)程是需要一定時(shí)間。一般鎖相環(huán)的捕捉過(guò)程可分成兩個(gè)階段：頻率牽引階段和快捕階段,鎖定,頻率牽引階段,快捕,6、鎖相環(huán)的窄帶濾波特性,鎖相環(huán)只允許在輸入頻率 附近的頻率成分通過(guò)，而阻止遠(yuǎn)離 頻率成分通過(guò)。所以，鎖相環(huán)具有窄帶濾波特性，鎖相環(huán)的這一特性是十分重要的,7、鎖相環(huán)中引入環(huán)路濾波器的目的,可濾除相位比較器輸出的高頻成分與噪聲,可改善鎖相環(huán)的性能，并在設(shè)計(jì)上帶來(lái)靈活性,

18、六、鎖相環(huán)的幾種基本形式,1、混頻式鎖相環(huán),朝著 的方向牽引,2、倍頻式鎖相環(huán),脈沖控制環(huán),脈沖控制環(huán)的基本形式,加到相位比較器的輸入信號(hào)是重復(fù)頻率等于基準(zhǔn)頻率的窄脈沖，而不是正弦被。VCO被鎖定在基準(zhǔn)信號(hào)的高次諧波上，即當(dāng)環(huán)路鎖定后 ，基準(zhǔn)頻率由石英振蕩器產(chǎn)生，并經(jīng)過(guò)脈沖形成電路形成脈沖,脈沖控制環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠利用最簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)高達(dá)數(shù)百次，甚至千次以上的倍頻，而且只要調(diào)諧的固有頻率就可十分方便地改變倍頻系數(shù) N。由于脈沖控制環(huán)的這些優(yōu)點(diǎn)，我們可利用這種倍頻環(huán)來(lái)得到頻率范圍很寬的離散的輸出頻率,數(shù)字倍頻環(huán)的基本形式,數(shù)字倍頻環(huán),改變數(shù)字分頻器的分頻系數(shù)，可以改變倍頻系數(shù) N,3、分頻式

19、鎖相環(huán),脈沖控制環(huán),數(shù)字環(huán),4、多環(huán)合成單元,雙環(huán)合成單元由一個(gè)倍頻環(huán) 和一個(gè)加法混頻環(huán) 組成。從混頻環(huán) 的VCO ( 9 ) 輸出的頻率為,雙環(huán)合成單元由一個(gè)倍頻環(huán) 和一個(gè)加法混頻環(huán) 組成,調(diào)諧倍頻環(huán)的VCO(3)固有頻率，使之鎖定在 的N次諧波上，因此改變倍頻系數(shù)N及調(diào)諧 ，即可實(shí)兩個(gè)鎖定點(diǎn)之間的連續(xù)可調(diào),工作在混頻環(huán)和倍頻環(huán)中的VCO，它們的可變電容器是同軸統(tǒng)調(diào)的，當(dāng)調(diào)諧VCO(3)的頻率從一個(gè)鎖定點(diǎn)到另一個(gè)鎖定點(diǎn)的同時(shí)，可使VCO(9)的固有振蕩頻率作相應(yīng)改變，以進(jìn)入混頻環(huán)的捕捉帶內(nèi),5、應(yīng)用舉例,主混頻器,三、小數(shù)分頻式鎖相環(huán),如果允許頻率不連續(xù)可調(diào)，只要頻率分辨力好，可輸出的頻率間

20、隔足夠小，也是非常有用的。因此，如何提高頻率分辨力一直是頻率合成器研究的重要課題,例如i=100kHz，若只用單個(gè)倍頻環(huán)分辨力亦為100kHz。若采用圖4-17的電路，取N2=18，N1=9，則0=1890kHz，可把分辨力提高到10kHz。為了進(jìn)一步提高頻率分辨力，則需用類似方法把多個(gè)鎖相環(huán)級(jí)聯(lián)起來(lái)，這將使電路過(guò)于龐雜。若要求得到1Hz的分辨力，采用上述傳統(tǒng)的分頻和混頻方法，其復(fù)雜程度是難以想像的，可以認(rèn)為實(shí)際上是難于實(shí)現(xiàn)的,小數(shù)分頻鎖相環(huán)中的小數(shù)分頻器是在微處理器控制下工作的。實(shí)際上數(shù)字分頻器每次分頻的分頻系數(shù)都是整數(shù)，所謂小數(shù)分頻只是一種平均的效果,若希望分頻系數(shù)有整數(shù)部分也有小數(shù)部分，

21、其整數(shù)部分為N，小數(shù)部分為k，小數(shù)部分的位數(shù)為n，則需要進(jìn)行k次（N+1）分頻，（10n -k）次N分頻并循環(huán)進(jìn)行即可，每次循環(huán)總的分頻次數(shù)為10n次。例如，想得到18.9次分頻，只要進(jìn)行9次19分頻，101-9=1次18分頻，則平均分頻系數(shù)為（199+181）/（9+1）=18.9。又如，要求分頻系數(shù)為41.28，則取28次42分頻，（102-28）=72次41分頻即可獲得平均分頻系數(shù)為41.28,既然小數(shù)分頻器中存在（N+1）及N兩種分頻，而且每種分頻都可能進(jìn)行很多次，那么就應(yīng)該設(shè)法把兩種分頻混合均勻，而不要在一段時(shí)間內(nèi)都是（N+1）分頻，而在另一段時(shí)間都是N分頻，以免對(duì)應(yīng)的輸出頻率不均勻

22、。這種“摻勻”的工作是在微處理器控制下完成的,6.3 直接數(shù)字頻率合成及任意波形發(fā)生器,利用數(shù)字集成電路和計(jì)算技術(shù)的直接數(shù)字頻率合成（DDFS或DDS）是頻率合成器的重要發(fā)展方向，其推廣應(yīng)用速度也很快。在DDFS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的任意波形發(fā)生器（AWG）或稱任意函數(shù)發(fā)生器（AFG）已成為電類和非電類測(cè)量的重要儀器,一、直接數(shù)字頻率合成,直接數(shù)字頻率合成的基本思想:把需要的波形先量化為足夠多采樣點(diǎn)的數(shù)字量，存儲(chǔ)于波形存儲(chǔ)器中。在需要輸出信號(hào)時(shí)，將數(shù)字量從存儲(chǔ)器中讀出，經(jīng)DAC變成模擬量，按一定速率輸出,一）DDFS的工作原理,目前常用的方法是不改變輸出時(shí)鐘的周期，而改變每個(gè)輸出波形的輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)時(shí)

23、鐘周期不變時(shí)，如果輸出一周信號(hào)所用點(diǎn)數(shù)減小一倍時(shí)，則輸出信號(hào)的周期也減少一倍，即頻率增加一倍，如圖所示,在波形存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了待輸出波形對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)合稱檢索表，它通常與輸出波形的一個(gè)周期相對(duì)應(yīng)。在需要輸出波形時(shí)，應(yīng)依次或按一定間隔尋址波形存儲(chǔ)器地址，取出所存波形幅度數(shù)據(jù)碼，經(jīng)DAC輸出。因各輸出點(diǎn)間數(shù)據(jù)不變，也就是說(shuō)輸出波形是階梯形的。因此，在DAC后面要加低通濾波器加以平滑,典型直接數(shù)字頻率合成法原理框圖,二）DDFS的頻率分辨力和輸出頻率,在不少DDFS型頻率合成器中，不用相位碼而用相位碼高位做為波形存儲(chǔ)器地址，這主要是為了進(jìn)一步提高頻率分辨力。如果相位碼的位數(shù)為N，輸出時(shí)鐘的頻率為CLK，則頻率分辨力為,式中頻率分辨力； CLKlw輸出時(shí)鐘頻率； N相位碼位數(shù),相位碼數(shù)除了影響頻率分辨力外，還影響輸出頻率,式中0輸出頻率； K相位碼遞增值，為正整數(shù)； CLK輸出時(shí)鐘頻率； N相位碼位數(shù),DDFS波形存儲(chǔ)實(shí)例，該例中相位碼有48位，但它的波形存儲(chǔ)器容量（地址）只有14位，對(duì)應(yīng)16384個(gè)地址，這對(duì)波形的分辨來(lái)說(shuō)已經(jīng)夠細(xì)了。每個(gè)波形存儲(chǔ)單元有1