多功能波形發(fā)生器

1、目錄1設(shè)計選題及任務(wù)22相關(guān)背景以及現(xiàn)狀的介紹22.1研究背景22.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀33系統(tǒng)概述及硬件簡介34.相關(guān)原理的概述34.1 DAC單元34.2 LCD單元54.3 DDS單元64.3.1 DDS原理分析64.3.2 DDS基本結(jié)構(gòu)64.3.3 DDS原理84.3.4 DDS技術(shù)特點125.波形發(fā)生器的軟件設(shè)計145.1 軟件設(shè)計的原理145.2 Matlab產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)156.波形的生成結(jié)果161設(shè)計選題及任務(wù)設(shè)計題目：多功能波形發(fā)生器 任務(wù)與要求：設(shè)計一個由Tiva c lanuchpad控制的波形發(fā)生器。運用其控制產(chǎn)生多種波形，這些波形包括方波、三角波、鋸齒波、正弦波。然后在LC

2、D上顯示波形的菜單，通過菜單能夠選擇不同的波形。基本要求：1.產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波、正弦波2.在LCD上顯示波形的菜單 3.通過菜單來實現(xiàn)對波形的選擇。2相關(guān)背景以及現(xiàn)狀的介紹2.1研究背景任意波形發(fā)生器是一種能產(chǎn)生任意波形的信號源，它是近年來發(fā)展起來的一種信號發(fā)生器。區(qū)別于早先的函數(shù)波形發(fā)生器，任意波形發(fā)生器使用到了微處理器及數(shù)模轉(zhuǎn)換器等數(shù)字器件。它不僅能完成函數(shù)波形發(fā)生器的功能產(chǎn)生正弦、三角、鋸齒等基本波形，還提供了方便的波形設(shè)置方法以便產(chǎn)生用戶所需要的任意波形。隨著科技研究的不斷深入和領(lǐng)域擴展，要求用電信號模擬的信號更加復(fù)雜、多樣。例如，通信的每一步發(fā)展，都要求不同的測試信號；而生物

3、學(xué)上的研究，也常常需要使用神經(jīng)信號和腦波信號等各種特別的電信號；材料科學(xué)、生命科學(xué)等諸多領(lǐng)域，都要求用任意波形發(fā)生器產(chǎn)生復(fù)雜的信號。另外，現(xiàn)代科技要求信號更加準(zhǔn)確、逼真，而不僅僅滿足于大體合適。因此，在不少測試方案和自動化系統(tǒng)的組成中，在信號源部分已明確指定為任意波形發(fā)生器。在電類和非電類的應(yīng)用中，對這類儀器的需要都日益迫切。任意波形發(fā)生器目前主要有兩種實現(xiàn)方法:一種是傳統(tǒng)的任意波形發(fā)生器,但是由于采用的是模擬和模數(shù)混合的方法,限制了其頻率穩(wěn)定度,并且系統(tǒng)比較復(fù)雜。另一種是基于直接數(shù)字頻率合成(DDS) 技術(shù)的任意波形發(fā)生器,采用這種技術(shù)的AWG 具有很高的頻率分辨率和快速的輸出頻率轉(zhuǎn)換能力,

4、并且輸出頻率范圍寬。2.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀目前，市場上常見的任意波形發(fā)生器主要有普源RIGOL、優(yōu)利德。從功能上看，普源的任意波形發(fā)生器比較完善，但價格偏高。其他廠家的任意波形發(fā)生器雖然也可以產(chǎn)生任意波形，但波形來源往往是較簡單的波形合成，并不是真正意義上的“任意”波形。如今，雖然國內(nèi)外的任意波形發(fā)生器研究上已經(jīng)趨于完善，但實際運用上還存在不盡人意的地方。例如：有的可視化界面僅能顯示文字?jǐn)?shù)據(jù)，不能直接顯示輸出波形；有的任意波形數(shù)據(jù)的產(chǎn)生只能連接上位機獲??；任意波形編輯功能不夠全面，僅能滿足特定的場合。即使有較完善功能的任意波形發(fā)生器，但其高昂的價格卻讓人望而止步。當(dāng)然，在高校中對于各種任意波形發(fā)生

5、器的研制也有不少，例如東莞理工學(xué)院的可視化多功能DDS任意信號源，但其可視化也是建立在用Delphi來開發(fā)圖形上位機軟件的基礎(chǔ)上的。 3系統(tǒng)概述及硬件簡介隨著科技的發(fā)展和現(xiàn)代科研的需要，信號發(fā)生器已經(jīng)成為了很多行業(yè)進行研究測試不可或缺的工具，但目前使用波形發(fā)生器大部分體積大，可靠性差，準(zhǔn)確度低。因此為了實驗研究方便，研制一種體積小、可靠性強、準(zhǔn)確性高的波形發(fā)生器顯得尤為重要。顯示模塊LCD UC1705方案總體設(shè)計框圖 Tiva c lanuchpad電源模塊波形輸出模塊DAC7512按鍵模塊 圖3.1.14.相關(guān)原理的概述4.1 DAC單元DAC(Digital to Analog Conv

6、enter)數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以把處理器運算處理后輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，完成對數(shù)字信號的復(fù)原工作。DA 轉(zhuǎn)換，即把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。簡單的說，就是把數(shù)字信號按照一定的參考電壓轉(zhuǎn)換成電壓值輸出。例如，12 位分辨率時，數(shù)據(jù) 0XFFF 值對應(yīng)滿程參考電壓，那么 0x7FF 就會輸出半程參考電壓。TM4C123G的 DAC7512 模塊的控制位較多，可以滿足多種輸出需求 TM4C123G沒有自帶的DAC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），DY-Tiva-PB板上擴展了一片DAC，并可用于任意波形發(fā)生器（AWG）。采用TI的12位DAC器件DAC7512，實現(xiàn)DAC及任意波形的產(chǎn)生。產(chǎn)生的信號可以在AWG端

7、子上通過示波器觀看，還可以通過PE2的ADC讀入CPU，經(jīng)過處理后顯示在LCD上。DAC7512是一種低功耗、單電源、12位緩沖電壓輸出的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）。其內(nèi)置的精密輸出放大器允許軌到軌輸出，接口為通用的三線串行SPI，兼容QSPI和DSP接口，時鐘速率達(dá)30MHz。DAC7512集成了上電復(fù)位電路，確保DAC的輸出0V時還能保持?jǐn)?shù)據(jù)，直到下一個有效的數(shù)據(jù)下進來。DAC7512的主要特點：(1)微功耗,5V時工作電流消耗為135uA（DAC7512）；(2)在掉電模式時，如果采用5V電源供電，其電流消耗為135nA，而采用 3V供電時，其電流消耗僅為50nA； (3)供電電壓范圍為

8、+2.7V+5.5V； (4)上電輸出復(fù)位后輸出為0V；(5)具有三種關(guān)斷工作模式可供選擇,5V電壓下功耗僅為0.7mW；(6)帶有低功耗施密特輸入串行接口； (7)內(nèi)置滿幅輸出緩沖放大器； (8)具有SYNC中斷保護機制。DAC單元的原理圖如圖4.1.1所示。4.1.1單元原理圖其中，VOUT模擬電壓輸出GND接地VDD電源DIN串行數(shù)據(jù)輸入SCLK串行時鐘輸入SYNC電平觸發(fā)輸入4.2 LCD單元TM4C123G芯片沒有專用的LCD接口，但是芯片的速度較快，自身功能比較強大，所以先擇一個點陣的LCD是最好的，可以顯示任意的文字和圖形。同時由于TM4C123G LP上的I/O資源很有限，并口

9、的LCD會占用很多I/O資源，所以選擇一個串口的LCD是最合適的。DY-Tiva-PB口袋板上選擇了一個128x64點陣的串行接口LCD。背光通過PA5來控制。LCD顯示單元PCB板上的位置如圖4.2.2所示。圖4.2.2 LCD顯示單元的原理圖12864 點陣液晶顯示模塊（LCM）就是由128*64 個液晶顯示點組成的一個128 列*64 行的陣列。每個顯示點對應(yīng)一位二進制數(shù)，1 表示亮，0 表示滅。存儲這些點陣信息的RAM 稱為顯示數(shù)據(jù)存儲器。要顯示某個圖形或漢字就是將相應(yīng)的點陣信息寫入到相應(yīng)的存儲單元中。圖形或漢字的點陣信息由自己設(shè)計，問題的關(guān)鍵就是顯示點在液晶屏上的位置（行和列）與其在

10、存儲器中的地址之間的關(guān)系。每屏有一個512*8 bits 顯示數(shù)據(jù)RAM。左右半屏驅(qū)動電路及存儲器分別由片選信號CS1 和CS2 選擇。顯示點在128*64 液晶屏上的位置由行號（line,063）與列號（column,063）確定。512*8 bits RAM 中某個存儲單元的地址由頁地址（Xpage,07）和列地址（Yaddress,063）確定。每個存儲單元存儲8 個液晶點的顯示信息。為了使液晶點位置信息與存儲地址的對應(yīng)關(guān)系更直觀關(guān)，將128*64 液晶屏從上至下8 等分為8個顯示塊，每塊包括8 行*64 列個點陣。每列中的8 行點陣信息構(gòu)成一個8bits 二進制數(shù)，存儲在一個存儲單元中

11、。（注意：二進制的高低有效位順序與行號對應(yīng)關(guān)系因不同商家而不同）存放一個顯示塊的RAM 區(qū)稱為存儲頁。即128*64 液晶屏的點陣信息存儲在8 個存儲頁中，每頁64 個字節(jié)，每個字節(jié)存儲一列(8 行)點陣信息。因此存儲單元地址包括頁地址（Xpage,07）和列地址（Yaddress,063）。例如點亮128*64 的屏中（20，30）位置上的液晶點，因列地址30 小于64，該點在左半屏第29 列，所以CS1 有效；行地址20 除以8 取整得2，取余得4，該點在RAM 中頁地址為2，在字節(jié)中的序號為4；所以將二進制數(shù)據(jù)00010000（也可能是00001000，高低順序取決于制造商）寫入Xpag

12、e=2，Yaddress=29 的存儲單元中即點亮（20，30）上的液晶點。字模雖然也是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有了根本的變化，它是用數(shù)字的各位信息來記載英文或漢字的形狀，如英文的'A'在字模的記載方式如圖所示：4.2.3“A”字模圖在數(shù)字電路中，所有的數(shù)據(jù)都是以0 和1 保存的，對LCD 控制器進行不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果。對于顯示英文操作，由于英文字母種類很少，只需要8 位（一字節(jié)）即可。而對于中文，常用卻有6000 以上，于是我們的DOS 前輩想了一個辦法，就是將ASCII 表的高128 個很少用到的數(shù)值以兩個為一組來表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。而剩下的低

13、128 位則留給英文字符使用，即英文的內(nèi)碼。4.3 DDS單元4.3.1 DDS原理分析1973年，J.Tiemey和C.M.Tader等人在A Digital Frequency Synthesizer一文中首次提出了DDS的概念，但限于當(dāng)時的技術(shù)條件，DDS并沒有引起人們的足夠重視。上世紀(jì)90年代以來，隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，DDS技術(shù)的優(yōu)越性才日益體現(xiàn)出來。4.3.2 DDS基本結(jié)構(gòu)DDS與大多數(shù)的數(shù)字信號處理技術(shù)一樣，它的基礎(chǔ)仍然是奈圭斯特采樣定理。奈圭斯特采樣定理是任何模擬信號進行數(shù)字化處理的基礎(chǔ)，它描述的是一個帶限的模擬信號經(jīng)抽樣變成離散值后可不可以由這些離散值恢復(fù)原始

14、模擬信號的問題。奈圭斯特采樣定理告訴我們，當(dāng)抽樣頻率大于或者等于模擬信號最高頻率的兩倍時，可以由抽樣得到的離散信號無失真地恢復(fù)出原始模擬信號。只不過在DDS技術(shù)中，這個過程被顛倒過來了。DDS不是對模擬信號進行抽樣，而是一個假定抽樣過程已經(jīng)發(fā)生且抽樣值已經(jīng)量化完成，如何通過某種方法把已經(jīng)量化的數(shù)值重建原始信號的問題。DDS電路一般由參考時鐘、相位累加器、波形存儲器、D/A轉(zhuǎn)換器（DAC）和低通濾波器（LPF）組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4.3.1所示。圖4.3.1 DDS基本結(jié)構(gòu)框圖其中，為參考時鐘頻率，為頻率控制字，為相位累加器位數(shù)，為波形存儲器位數(shù)，為波形存儲器的數(shù)據(jù)位字長和D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)。DD

15、S系統(tǒng)中的參考時鐘通常由一個高穩(wěn)定度的晶體振蕩器來產(chǎn)生，用來作為整個系統(tǒng)各個組成部分的同步時鐘。頻率控制字（Frequency Control Word，F(xiàn)CW）實際上是二進制編碼的相位增量值，它作為相位累加器的輸入累加值。相位累加器由加法器和寄存器級聯(lián)構(gòu)成，它將寄存器的輸出反饋到加法器的輸入端實現(xiàn)累加的功能。在每一個時鐘脈沖，相位累加器把頻率字累加一次，累加器的輸出相應(yīng)增加一個步長的相位增量，由此可以看出，相位累加器的輸出數(shù)據(jù)實質(zhì)上是以為步長的線性遞增序列（在相位累加器產(chǎn)生溢出以前），它反映了合成信號的相位信息。相位累加器的輸出與波形存儲器的地址線相連，相當(dāng)于對波形存儲器進行查表，這樣就可以

16、把存儲在波形存儲器中的信號抽樣值（二進制編碼值）查出。在系統(tǒng)時鐘脈沖的作用下，相位累加器不停的累加，即不停的查表。波形存儲器的輸出數(shù)據(jù)送到D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量形式的波形幅度值轉(zhuǎn)換成所要求合成頻率的模擬量形式信號，從而將波形重新合成出來。若波形存儲器中存放的是正弦波幅度量化數(shù)據(jù)，那么D/A轉(zhuǎn)換器的輸出是近似正弦波的階梯波，還需要后級的低通平滑濾波器進一步抑制不必要的雜波就可以得到頻譜比較純凈的正弦波信號。圖43.2所示為DDS各個部分的輸出信號。由于受到字長的限制，相位累加器累加到一定值后，就會產(chǎn)生一次累加溢出，這樣波形存儲器的地址就會循環(huán)一次，輸出波形循環(huán)一周。相位累加器的溢出頻

17、率即為合成信號的頻率?？梢姡l率控制字K越大，相位累加器產(chǎn)生溢出的速度越快，輸出頻率也就越高。故改變頻率字（即相位增量），就可以改變相位累加器的溢出時間，在參考頻率不變的條件下就可以改變輸出信號的頻率。圖4.3.2 DDS各部分輸出波形4.3.3 DDS原理根據(jù)傅立葉變換定理，任何滿足Dirichlet條件的周期信號都可以分解為一系列正弦或者余弦信號之和。為了不失一般性，下面以正弦信號的產(chǎn)生為例來說明DDS的基本原理。我們知道，正、余弦信號用可以用復(fù)數(shù)形式表示為： 式(4-1) 式(4-2)圖4.3.3 信號的復(fù)數(shù)表示形式圖4.3.3描述了矢量繞原點沿正方向（逆時針）旋轉(zhuǎn)時，其模值與軸夾角（相

18、位角）及在軸上的投影三者之間的關(guān)系。當(dāng)連續(xù)地繞原點旋轉(zhuǎn)，將取之間的任意值，將以為模取之間的任意值。如果將看作我們欲重構(gòu)正弦信號的幅度值，則相位角和的關(guān)系為：。現(xiàn)將相位數(shù)字化（采樣、量化），將量化成等份，則相位量化的最小間隔為，這樣造成的結(jié)果是重構(gòu)信號的幅度值也相應(yīng)離散化： 式(4-3)由式(4.2)可以看出，只能取與相位對應(yīng)的幅度值。圖4.3.4 相位數(shù)字化示圖如圖4.3.4所示，設(shè)此時不是繞原點連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而是在系統(tǒng)時鐘的控制下以相位增量進行階躍式旋轉(zhuǎn)，很容易可以看出來，在相位周期變化的同時，輸出信號的幅度也在周期重復(fù)著，因此，重構(gòu)信號的周期在幅度中也就體現(xiàn)出來了。為了進一步探討相位增量對輸出

19、信號頻率的影響，我們分別以相位增量為和重構(gòu)信號幅度，分別如圖4.3.5和4.3.6所示。在此，我們假設(shè)相位累加是在相同的系統(tǒng)時鐘的進行的，即對于不同的相位增量，是固定不變的，這是理解相位增量和重構(gòu)信號頻率關(guān)系的基礎(chǔ)。圖4.3.5 相位增量為時相位幅度的映射關(guān)系圖4.3.6 相位增量為時相位幅度的映射關(guān)系 對比圖4.3.5和圖4.3.6，我們很容易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相位增量減少為原來的二分之一時，輸出信號的采樣值密集度就成了原來的兩倍，那么旋轉(zhuǎn)一周的時間自然也增大為原來的兩倍，即。周期與頻率成倒數(shù)關(guān)系，由此可得兩種情況下輸出重構(gòu)信號的頻率關(guān)系：，如圖4.3.7所示。圖4.3.7 相位增量不同對重構(gòu)信號頻率

20、的影響（仿真）分析到這里，我們可以得出結(jié)論，在DDS系統(tǒng)中，在參考時鐘固定不變的前提下，通過改變相位增量的值，就可以得到不同頻率的重構(gòu)信號。那么相位增量跟我們的頻率控制字之間有什么聯(lián)系呢，頻率控制字又是通過怎樣的方式來控制輸出信號的頻率的呢？我們假設(shè)有一個頻率為的正弦信號： 式(4-4)現(xiàn)以采樣頻率對該信號進行抽樣，得到離散序列為： 式(4-5)其中為采樣周期。習(xí)慣上將式(4-5)寫成式(4-6)的形式： 式(4-6)式(4-6)對應(yīng)的相位序列為： 式(4-7)該序列的顯著特性是線性，即相鄰樣值之間的相位增量是一常數(shù)，且僅與信號頻率有關(guān)，當(dāng)式(4-7)中的取1時得到量化相位增量為： 式(4-8

21、)倘若我們將相位均勻量化等份，人為構(gòu)造一個相位值： 式(4-9)并且使得，那么就可以得到如下關(guān)系： 式(4-10)根據(jù)以上原理，如果我們用變量構(gòu)造一個量化序列： 式(4-11)然后完成到另一個序列的映射，即由構(gòu)造序列： 式(4-12)將式(4-10)代入式(4-12)可得： 式(4-13)對比式(4-6)跟式(4-13)，我們不難發(fā)現(xiàn)，其實就是信號經(jīng)過采樣頻率抽樣后的離散時間序列。在滿足奈圭斯特采樣定律的的條件下，即： 式(4-14)可以經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換和低通平滑濾波唯一地恢復(fù)出?？梢姡ㄟ^上述變換，變量將唯一地確定一個單頻模擬正弦信號： 式(4-15)該信號的頻率為： 式(4-16)式(4-1

22、6)就是DDS的基本方程，是利用DDS進行頻率合成的立足點。在實際的DDS應(yīng)用中，一般取，為正整數(shù)，于是DDS的基本方程可寫成： 式(4-17)由式(4-17)可以看出，當(dāng)時，DDS系統(tǒng)輸出信號頻率最小，而這個最小頻率同時也是DDS系統(tǒng)的頻率分辨率: 式(4-18)對于DDS系統(tǒng)從波形存儲器中讀數(shù)據(jù)的過程，我們可以將其看作是對波形存儲器中的波形數(shù)據(jù)再次采樣的過程，也就是說，DDS系統(tǒng)查表的過程就是從波形存儲器中二次采樣過程，一個周期內(nèi)查表的點數(shù)即為采樣的點數(shù)。DDS系統(tǒng)要恢復(fù)出原始波形，其在一個周期內(nèi)至少要取樣兩點，這是受我們一直都在強調(diào)的奈圭斯特采樣定理的限制。那么DDS系統(tǒng)在理論上能輸出的

23、最大頻率是： 式(4-19)經(jīng)過以上的分析，我們得出以下幾點結(jié)論：（1）DDS系統(tǒng)的輸出頻率只與頻率控制字、系統(tǒng)時鐘頻率、相位累加器位數(shù)有關(guān)。在系統(tǒng)時鐘頻率和相位累加器位數(shù)固定時，通過改變頻率控制字的值，就可以方便地改變輸出信號的頻率。（2）DDS系統(tǒng)的頻率分辨率只與系統(tǒng)的系統(tǒng)時鐘頻率和相位累加器位數(shù)有關(guān)。想要提高系統(tǒng)的分辨率，可以增加相位累加器位數(shù)或者是降低系統(tǒng)時鐘頻率。（3）DDS理論上最大輸出頻率不會超過系統(tǒng)時鐘頻率的二分之一，但在實際應(yīng)用中，由于DDS系統(tǒng)中的低通濾波器非理想特性，由通帶到阻帶之間存在著一個過渡帶，工程中DDS最高輸出頻率只取到左右。 DDS技術(shù)特點DDS這一新技術(shù)特點

24、鮮明，優(yōu)點很突出，缺點也很明顯。DDS系統(tǒng)的優(yōu)點有很多，它的很多特性是其他頻率合成技術(shù)所沒有的，其中最主要的特性有以下三點：（1）DDS技術(shù)可以用于產(chǎn)生任意波形基于前面對DDS系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分析，很容易理解，只要改變存儲在波形存儲器中的波形數(shù)據(jù)，就可以改變輸出波形。所以對于任何周期性波形，只要滿足采樣定理，都可以利用DDS技術(shù)來實現(xiàn)。（2）DDS系統(tǒng)具有很高的頻率分辨率DDS系統(tǒng)輸出頻率的分辨率和頻點數(shù)隨相位累加器的位數(shù)成指數(shù)增長，由式（4-18）可知，在系統(tǒng)時鐘頻率不變的情況下，只要增大相位累加器的位數(shù)，就可以得到幾乎是任意小的頻率分辨率，可以滿足精細(xì)頻率控制的要求。DDS如此精細(xì)的頻率分辨

25、率，使其輸出頻率已十分逼近連續(xù)變化。（3）輸出頻率切換速度快且相位保持連續(xù)與鎖相頻率合成相比，由于DDS系統(tǒng)是一個開環(huán)系統(tǒng)，所以當(dāng)一個新的頻率控制字送到時，它會迅速合成這個新的頻率，實際的頻率切換時間可以達(dá)ns級。同時，頻率切換時，DDS系統(tǒng)的輸出波形的相位是連續(xù)的。DDS系統(tǒng)的頻率字改變時，輸出波形的變化過程可以用圖4.3.8描述。圖4.3.8 頻率控制字改變時累加器的輸出值和輸出波形的變化（仿真）在波形輸出到點時，頻率字發(fā)生了改變（變小），相位累加器的累加值即相位步進變小，其輸出值斜率也變小，系統(tǒng)的輸出波形的頻率也在同時刻變小。DDS系統(tǒng)在頻率字發(fā)生改變后的一個時鐘周期，其輸出頻率就可以就

26、轉(zhuǎn)換到了新的頻率上，也即在頻率字的值改變以后，累加器在經(jīng)過一個時鐘周期后就按照新的頻率字進行累加，開始合成新的頻率。所以我們可以認(rèn)為DDS的頻率切換是在一個系統(tǒng)時鐘周期內(nèi)完成的，系統(tǒng)時鐘頻率越高，切換速度越快。另外，從前面對DDS技術(shù)原理的分析可知，要改變輸出頻率，實際上改變的是頻率字，也就是相位增量。當(dāng)頻率字的值從改變?yōu)橹?，相位累加器是在已有的累積相位上，再對進行累加，相位函數(shù)曲線是連續(xù)的。由于DDS采用數(shù)字化技術(shù)，最終合成信號是經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換得到的，所以不可避免的存在著以下缺點：（1）DDS在工程中的最高輸出頻率一般只能達(dá)到系統(tǒng)時鐘頻率的40%，要想獲得較高的頻率，就必須提高系統(tǒng)時鐘頻率

27、，也就是說DDS的相位累加器、波形存儲器和D/A轉(zhuǎn)換器都將工作在較高的時鐘頻率下，它的實現(xiàn)依賴于高速數(shù)字電路和高速D/A轉(zhuǎn)換器。這也是DDS系統(tǒng)在早期沒有受到重視，而直到最近幾年才迅速發(fā)展的原因。（2）DDS系統(tǒng)采用數(shù)字合成技術(shù)，先離散信號再變換成模擬信號輸出，這其中導(dǎo)致了各種誤差，尤其是相位截斷誤差，因此各種雜波是不可避免的。為了具有較高的輸出頻率，DDS系統(tǒng)的參考時鐘頻率一般都比較高，根據(jù) 式(4-18)，在較高的時鐘頻率下，要想獲得較高的頻率分辨率，只有通過增加相位累加器的位數(shù)，故一般的取值都較大。如果相位累加器的所有輸出都用來作為波形存儲器的尋址地址，那么存儲器的容量會大得驚人。例如，

28、如果32位累加器的所有位都用來作為存儲器的地址，那么需要4G個存儲單元，而如果換成48位的累加器，那么就需要256T（1T=1024G）個存儲單元，這樣的設(shè)計顯然是沒有辦法接受的。因此存儲器的地址線位數(shù)一般都小于。這樣存儲器的地址線就只能接到相位累加器的輸出的高位上，而低位則要舍棄，也就產(chǎn)生了相位截斷誤差，表現(xiàn)在輸出頻譜上就是雜散分量。5.波形發(fā)生器的軟件設(shè)計5.1 軟件設(shè)計的原理軟件系統(tǒng)的設(shè)計部分采用“自頂向下”的設(shè)計方法，其系統(tǒng)控制流程為：系統(tǒng)初始化，用戶控制輸入。具體的流程圖如下：對于DDS中ROM中存儲的波形數(shù)據(jù)我們使用Matlab來產(chǎn)生。因為在DDS信號發(fā)生器的設(shè)計中，會用到諸如三角波、方波、正弦波等簡單波的波形數(shù)據(jù)，如果手動計算，會比較繁瑣，所以在這里，我利用Matlab的文件讀寫函數(shù)，將生成的波形數(shù)據(jù)寫到一個特定的txt文件中，并且符合C中數(shù)組的格式要求。具體的我們可以使用公式法，根據(jù)用戶輸入的公式或者函數(shù)語句產(chǎn)生波形信號，這種方法比較科學(xué)，精度較高。例