任意波形发生器输出定时偏差控制技术研究

摘要

任意波形发生器是当今电子测量领域使用最为广泛的信号源。其中具有输出信号定时偏差可控能力的任意波形发生器可以提供多路具有确定相位关系的信号输出，满足了当下越来越多复杂的测试环境需求。因此信号输出的定时偏差控制技术是目前任意波形发生器研究的主要目标。 本论文针对不同DDS架构的输出定时偏差控制技术展开研究，主要的研究内容如下： 1.对直接数字波形合成（DDWS）和直接数字频率合成（DDFS）两种波形合成方法进行比较分析。研究基于这两种波形合成方法的任意波形发生器各自适合的定时偏差控制技术，从适用场合、控制范围和调节精度三个方面，对比分析了6种定时偏差控制方法。 2.以实现多通道同步输出为目标，分析实现通道精确同步的条件，并以双通道DDS结构为例，计算各模块工作时钟信号在实现通道间同步时需满足的时序要求，分析影响通道间同步输出的主要因素。同时对通道间时钟的同步方法、同步触发信号的设计、通道间精确触发进行了研究。 3.针对DDWS和DDFS两种架构任意波形发生器，根据需要实现的指标，从已分析过的6种定时偏差控制方法中，选择最为合适的方法进行实际电路设计。其中，在DDWS架构的设计中主要包括可变时钟生成电路，时钟偏差调节电路，数据时钟同步电路和同步触发电路。在DDFS架构的设计中主要包括相位控制模块设计和时钟电路设计，同时提出一种相位补偿方法，以提升输出定时偏差控制精度。 最后以基于DDWS架构的4GSPS任意波形发生器和基于DDFS架构的PXI双通道任意波形发生器为例，对设计中选用的定时偏差控制方法的可行性进行验证。以实现4GSPS任意波形发生器输出通道延时控制范围-3ns~3ns，输出时延分辨率为10ps和延时控制精度±（10%′设定值+20ps）的指标要求。同时实现PXI双通道任意波形发生器通道输出波形输出相位调节范围0~360° ，相位控制精度( )1% 1±′ o设定值＋ 的指标要求。两个设计中的输出定时偏差控制指标在台式任意波形发生器和PXI板卡式任意波形发生器中均达到目前国内研究的领先水平。同时测试结果也验证了两种定时偏差控制方法的正确性。

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