信號發生器簡介

    源技術發祥于電力電子技術，通常認為1960年左右是電力電子技術的起源，其發展由現代追溯回上世紀，分別經歷了變頻器時代、逆變器時代和整流器時代。

    信號源是一種常用于各大實驗室及教學等場所，能為其他設備提供低噪聲的標準電信號的供電儀器，信號源部分采用多級穩壓方法，對傳統信號源的開關穩壓或線性穩壓結構進行優化改進。其中前級穩壓采用與開關穩壓功能相近的工頻變壓器，主要實現交流信號與直流信號的轉換，再經整流濾波進行初步穩壓；而后級穩壓利用線性穩壓的高精度低噪聲，對前級穩壓輸出的直流信號做二次穩壓處理，核心控制部分采用ARM處理器芯片與FPGA芯片共同組成的多核心控制方案，對于普遍采用的單核ARM核心或單核FPGA核心更具有優勢。其中ARM處理器的主要功能為信號采集獲取、信號處理及濾波等功能，FPGA則控制數字信號與模擬信號之間的轉換與輸出等功能，兩者相互獨立卻又相輔相成，共同承擔模塊的核心控制功能。

    信號發生器技術原理

    頻率合成技術是現在最為廣泛使用的直接數字合成技術（DDS），由于其具備的低相位噪聲與高分辨率特性，并且在輸出不同頻率時DDS能夠保持連續的相位。這種技術特性使其能夠方便實現相位、頻率和幅度調制，使得其廣泛應用在現代信號發生器研究領域。直接數字頻率合成基本結構圖如圖1-1所示。其主要由時鐘發生器，數據存儲，相位累加器以及DAC數模轉換合成技術等組成。主要原理是將信號的幅度值取樣量化為不同數值后按照不同的相位存儲進波形查找表，然后按照相關時序在每個時鐘的上升沿，通過讀取相關的相位地址來讀取幅度值最后進行數模轉換輸出。

    圖1-1DDS結構框圖

    直接數字頻率合成是以奈奎斯特抽樣定理和數字頻率合成為基礎。直接數字頻率合成是已知經過量化并存儲于波形ROM表中的數據，采用相位累加的方法把數據表中的數據取出在經過數模轉換和低通濾波還原模擬信號的過程。構框圖中f為系統基準時鐘，通過設定不同的頻率控制字K使得每經過一個時鐘脈沖上升沿N位相位累加寄存器的值增加K，這個值作為波形數據表的地址信號，在對應時鐘的上升沿對波形存儲器進行查表輸出相應的數字信號。數字量對應波形的某一個幅度值，波形數據ROM表的輸出值經過數模轉換形成一定頻率的模擬信號，通過低通濾波后輸出平滑的模擬信號。

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