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每通道的累加器及逻辑控制电路均采用一片EP1K30，用于实现累加器和步长控制字寄存器并完成板上地址译码、两级DAC控制、波形抖动补偿以及本通道的继电器控制等功能。累加器字长32位，时钟基准源频率为DSP输出频率的两倍频。第一级DAC用于波形的产生，第二级DAC用于控制输出幅度和波形正反相，并对第二级DAC输出进行了平滑滤波和放大处理。

根据系统的性能要求，输出端采用了电压隔离放大器，与总线隔离，并且四个通道各自独立。本模块总共有一个数字地和四个模拟输出地。这样，既可以保证VXI系统和其它通道的安全，又减少了模块负载和VXI系统的相互干扰。

波形数据存储器IDT7025S被等分为A、B两页，可以实现不同波形之间的无抖动切换，每页为4k×16bit。当DDS开始工作时，DSP先锋主A页写入波形数据，并在DSP的控制下产生波形；当要切换到另一种波形时，只需往B页写入另一种波形的数据，将32位累加器所产生的地址（累加器高12位）切换到B页即可。这样，可实现幅值和相位均连续的波形无抖动切换。

每个通道采用两级12Bit DAC，它们均设置为双极性电压输出。第一级DAC的参考电压源可以接内部基准或外部载波，第二级DAC的参考电压源可以接内部基准、外部载波或第一级DAC电压输出。通过对两级DAC所接参考电压源的不能设置（通过继电器进行切换），可以分别实现如下功能：

（1）用作直接输出，第二级DAC的参考电压源接内部基站。第二级DAC电压输出为：V2out=(Din2-2048)/2 12，可通过输入不同的Din2控制直流输出幅值和正负极性。

（3）用作自定义波形发生器，第一级DAC和第二级DAC的设置为（2）所述，不同的是波形存储器的内容。零槽控制器按一定的规约向双口RAM（IDT709289L）的前15页写入自定义的波形数据，DSP亦按一定的规约取出数据并送往指定通道的IDT7025S，IDT7025S的A和B两页进行交替切换，从而连接输出自定义波形。

（4）外加载波进行调制，第一级DAC参考电压源接外部载波，第二级DAC参考电压源接第一级DAC电压输出。外加载波为正弦信号Vsin(αx+θ) ,其中，V为载波最大电压值，α为自变量x的系数，θ为初始相位。第一级DAC电压输出为：Vlout=Vsin(αx+θ) ×Dinl/2 12，这样即实现了载波的幅度调制。第二级DAC用来控制整个幅度，其输出电压V2out=Vsin(αx+θ) ×Din1/2 12×(Din2-2048)/ 2 12，Din2为第二级DAC的输入数据。

（5）载波直接输出，只需第二级DAC的参考电压源接外部载波，第二级DAC电压输出为：V2out=Vsin(αx+θ) ×(Din2-2048)/2 12。

由于隔离放大器有一定的输出噪声，所以把信号放大器放在隔离放大器之前，低通滤波器放在隔离放大器之后，这样，既避免把隔离入大器的噪声放大，又有效地进行了平滑滤波。

电压输出采用功率运放OPA445进行放大，实现±12V输出。而电流输出则采用电压/电流转换器AD694实现，电流输出量程为0～20mA或4～20mA。

2.2 软件部分

软件主要包括两部分：DSP程序和VXI系统主机底层驱动函数及测试程序。

DSP程序采用C语言和汇编语言混合编程。控制部分的程序采用了汇编语言，提高了程序的效率。而数据的产生部分采用了实现起来比较简单的C语言，避免了采用汇编处理数据的复杂编程。

上位机测试程序采用NI公司的LabWindows/CVI编制。LabWindows/CVI基于C语言的编程环境，具有丰富的用户界面控件和VXI总线系统函数，使编程简捷方便。面向本模块的操作函数打包生成.dll文件即可供系统调用。

3 实现结果及分析

图5所示为输出频率为10kHz的方波、锯齿波、正弦波和三角波的输出波形，其峰-峰值均为24V。图6所示为调制波输出波形，10kHz外部正弦波作为载波信号，1kHz正弦波信号作为调制信号，峰-峰值为24V。图5和图6均由Tektronix公司的TDS210型示波器采样所得。

经实验所得的波形输出的频率分辨率为0.1%左右，显然大于理论的频率分辨率fmin=10 6/2 33=0.0001164Hz。经分析，系统误差包括：（1）相位截尾误差；（2）电路板布局布线因素带来的干扰而导致的误差；（3）标准参考频率源稳定性的影响带来的误差；（4）D/A转换器引入的误差；(5)波形幅值存储数据有限字长引入的量化误差。

本模块中实现的DDS相对于传统方法具有种种优点。由于DSP强大的数据处理能力和灵活的控制功能，再加上FGPA具有的高性能、高集成度等特点，使模块具有优良的性能。另外，DDS的这种实现方法有很大的灵活性，可以进行复杂的滤形调制。

由于DDS数字化实现过程的固有特点，如累加器相位截断、波形幅度量化和数/模转换器的非线性等特性，使得输出信号频谱的杂散性较大，这一点当输出频率较高时尤为突出。因此，在设计的过程中要采取一定的改进措施。如对DDS的结构加以改进、优化波形存储器的结构、选择合适的数/模转换器件、使用抖动注入技术等，尽量减少其杂散性，从而使DDS系统具有更优良的性能。

关键词： 任意 发生器 研制 智能化 通道 VXI 总线 基于