任意波形发生器介绍

1、什么是任意波形发生器，与函数发生器的区别，如何产生任意波形信号，“任
意”如何理解
2、任意波形发生器的基本原理
答：以DDS技术为基础，通过改变DDS中的查找表的数据，来实现任意波形。

根据所采用DDS的结构不同，采用DDFS结构的叫做函数/任意波形发生器，以Agilent的33250和Tektronix的AFG3000系列为典型代表，采用DDWS结构的叫做任意波形发生器，以Tektronix的AWG5000和AWG7000系列为代表
3、任意波形发生器的形式
答：大体上分为两种——台式仪器和模块式仪器，台式仪器如Agilent的33250，33120，tektronix的AFG和AWG系列等，模块化仪器包括VXI、PXI、cPCI、LXI（部分LXI模块也提供键盘、显示，可划归为台式仪器）、USB接口模块仪器等
4、任意波形发生器的结构，每部分的作用，完成的功能，以及相应的对外接口
信号？
答：主要包括CPU模块、任意波形合成模块、模拟通道、电源四大组成部分
1）CPU模块
a)主控制器（包括单片机、ARM嵌入式处理器、PC机等，有板载CPU
和非板载CPU之分，如台式仪器、VXI模块是板载CPU，而PXI模块
是非板载CPU）
b)键盘模块（台式仪器所特有，包括功能键、数字键以及飞梭）
c)程控接口模块（一般为台式仪器特有，包括USB，LAN，GPIB，RS232
等）
d)显示模块（一般为台式仪器特有，有些模块化仪器也提供VGA接口，
支持外接显示器的功能）
2）任意波形合成模块
a)时钟发生模块
●在参考时钟（一般为10MHz，其准确度决定了采样时钟及输出频率
的准确度）的作用下，产生波形DAC模块所需的采样时钟。

如果为
DDFS架构，采样时钟为固定频率，如果为DDWS架构，采样时钟
为可变频率。

●提供外部参考时钟和内部参考时钟的切换功能（有两种方法，一种
是参考时钟内外源自动切换，当有外部参考时钟接入时，自动切换
到外部参考时钟；一种是手动切换，并且当外部参考时钟超过一定
范围时，自动切换到内部参考时钟）
●提供内/外部采样时钟的切换功能（不是所有的仪器都有，一般在高
档仪器上才有）
●提供仪器内部所需的一些时钟信号，如调制模块中ADC所需的采样
时钟、触发模块中所需的触发信号产生器的计数时钟等思考：1、为什么要提供外部采样时钟，作用是什么？
2、如何用参考时钟产生采样时钟？方法有哪些？
b)地址产生模块——产生波形存储器模块所需的寻址信号
●累加器模块——对送入的频率控制字进行累加操作，产生相应的寻
址信号；累加器模块应提供清零信号输入，通过控制清零信号，可
产生Burst调制波形输出
●相位加法器模块
●频率控制字生成模块——产生累加器所需的频率控制字，可实现调
频、扫频、FSK调制
●相位控制字生成模块——产生相位加法器所需的相位控制字，可实
现调相、PSK调制
●地址位数选择模块——选择输出地址的位数，一般来说，当任意波
形发生器工作在函数模式时，地址位数选择为16位，有利于在保证
波形质量的前提下提供切换速度；当工作在任意波形模式时，将提
供最大的地址输出能力（视存储容量而定）
c)存储器模块
●存储器（目前一般采用ZBT SRAM，也有采用DDR SDRAM，QDR
SRAM或异步SRAM的），根据所要实现的采样率不同，也分为单
片存储器和多存储器并行两种模式，具体参见多存储器并行任意波
形合成技术
●存储器管理模块——负责管理存储器地址线、数据线、读、写、片
选等，注意任意波形的工作过程，1、由CPU将所需的波形数据写
入波形存储器中，此时，存储器的地址、数据、写、片选都由CPU
提供，读信号无效；2、地址产生模块提供地址信号连续读取存储器
的波形数据，此时，存储器的地址由地址产生模块提供，读、片选
均应一直使能，写信号无效，读取的数据送数据合成模块
d)数据合成模块
●对存储器传入的波形数据进行处理后传送给波形DAC模块
●处理包括调幅、数据插值（并串转换）等
e)波形DAC模块
f)调制模块
●产生内部调制时所需的调制波形数据（调频、调幅、调相和SWEEP
需要）
●对外部调制源送入的调制信号通过ADC进行采样，采样后产生相应
的调制波形数据
●进行调制源选择
●产生Burst调制所需的清零控制信号
g)触发模块
●产生内部触发信号
●对触发信号进行触发极性选择
●进行触发源选择
h)同步Marker模块
●产生同步Marker数字信号
●对产生的Marker数字信号进行幅度控制等
i)方波产生模块
●在Stratix3及其以上的器件中实现，通过数字的方法产生占空比精密
可调的方波信号、脉宽精密可调的脉冲信号以及PWM调制波形信
号
3）模拟通道模块（根据模拟输出的指标不同而略有区别）
a)滤波器模块
b)脉冲沿调整模块
c)幅度控制模块
d)衰减模块
e)放大模块
f)加偏模块
一、任意波形发生器的接口及指标
1、主输出：波形信号的输出
主要指标包括：
工作模式：连续、触发、门控、序列
输出特性：
输出样式：单端或差分
输出阻抗：50欧姆或75欧姆
输出幅度范围、分辨力、准确度
输出偏移范围、分辨力、准确度
输出波形种类、频率范围、频率准确度
输出正弦信号谐波失真、非谐波失真、SFDR、相位噪声
方波上升、下降时间、占空比、过冲
调制波形种类以及调制的参数（具体在调制部分再介绍）
DAC垂直分辨位数
存储深度
2、时钟电路部分（通道共用）
（1）内部参考输出：输出仪器内部晶振产生的参考时钟信号，该信号可用于同步多台任意波形发生器，或同步任意波形发生器和其它仪器。

（2）外部参考输入：接受一个来自外部的时钟信号，用于同步多台任意波形发生器，或同步任意波形发生器和其它仪器。

（3）内部采样时钟输出
（4）外部采样时钟输入
时钟指标主要包括：
输出电平/幅度、频率、阻抗、准确度、分辨力
输入电平/幅度范围、频率、阻抗
时钟源
3、（1）同步/marker输出（通道独立）
输出频率范围、频率分辨力、频率准确度、阻抗、电平/幅度范围、电平准确度、电平分辨力、输出阻抗
（2）外部触发输入（通道共用）
输入电平/幅度范围、触发极性、触发脉冲最小宽度、触发电平调节范围、分辨力、准确度、输入阻抗
5、外部调制输入
输入信号幅度范围、频率范围、带宽、输入阻抗
6、其它指标
内部触发发生器的频率范围、分辨力、准确度、触发延迟
仪器尺寸、显示器尺寸
电源——交流、直流、功耗等
程控接口——USB、LAN……
电磁兼容特性
环境适应性
注意：
（1）输入信号的频率范围、电压范围、输入阻抗
（2）输出信号的频率范围、电压范围、输出阻抗
（3）参考时钟、采样时钟和数据时钟的区别：
参考时钟：即基准时钟，通过频率合成可得到所需的采样时钟和数据时钟。

采样时钟：波形DAC的采样时钟。

数据时钟：波形存储器、地址发生器的同步时钟。