第6章信號(hào)的產(chǎn)生(大連理工大學(xué))

1、第第6 6章章 信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生6.1 6.1 信號(hào)源概述信號(hào)源概述 6.2 6.2 正弦、脈沖及函數(shù)發(fā)生器正弦、脈沖及函數(shù)發(fā)生器 6.3 6.3 鎖相頻率合成信號(hào)的產(chǎn)生鎖相頻率合成信號(hào)的產(chǎn)生6.4 6.4 直接數(shù)字合成技術(shù)直接數(shù)字合成技術(shù) 6.5 6.5 合成信號(hào)源簡(jiǎn)介合成信號(hào)源簡(jiǎn)介 6.1 信號(hào)源概述信號(hào)源概述u 信號(hào)源的作用和組成信號(hào)源的作用和組成u 信號(hào)源的分類信號(hào)源的分類u 正弦信號(hào)源的性能指標(biāo)正弦信號(hào)源的性能指標(biāo)一、一、 信號(hào)源在電子測(cè)量中的作用和組成信號(hào)源在電子測(cè)量中的作用和組成1.1.信號(hào)源的作用信號(hào)源的作用 信號(hào)源是能夠產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的規(guī)則或不規(guī)則波信號(hào)源是能夠產(chǎn)

2、生不同頻率、不同幅度的規(guī)則或不規(guī)則波形的信號(hào)發(fā)生器。形的信號(hào)發(fā)生器。 信號(hào)源的用途主要有以下三方面：信號(hào)源的用途主要有以下三方面： 激勵(lì)源。激勵(lì)源。 信號(hào)仿真。信號(hào)仿真。 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。2. 信號(hào)源的組成信號(hào)源的組成信號(hào)信號(hào)輸出輸出主振器主振器緩沖緩沖調(diào)制調(diào)制輸出輸出電電 源源監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖主振器：信號(hào)源的核心，產(chǎn)生不同頻率、不同波形的信號(hào)；主振器：信號(hào)源的核心，產(chǎn)生不同頻率、不同波形的信號(hào)；緩沖：緩沖： 對(duì)信號(hào)放大、整形；對(duì)信號(hào)放大、整形；調(diào)制：調(diào)制： 需要輸出調(diào)制波形時(shí)，對(duì)信號(hào)調(diào)頻、調(diào)幅等。不需要調(diào)需要輸出調(diào)制波形時(shí)，對(duì)信號(hào)調(diào)頻、調(diào)幅等。不需要調(diào)制時(shí)

3、，可以越過此部分。制時(shí)，可以越過此部分。輸出：輸出： 調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的電平和輸出阻抗；調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的電平和輸出阻抗；監(jiān)測(cè)器：電壓表、頻率計(jì)等，用來監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)。監(jiān)測(cè)器：電壓表、頻率計(jì)等，用來監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)。二、信號(hào)源的分類二、信號(hào)源的分類1. 按頻率范圍按頻率范圍 大致可分為六類：大致可分為六類： 超低頻信號(hào)發(fā)生器超低頻信號(hào)發(fā)生器 0.0001Hz1000Hz； 低頻信號(hào)發(fā)生器低頻信號(hào)發(fā)生器 1Hz1MHz； 視頻信號(hào)發(fā)生器視頻信號(hào)發(fā)生器 20Hz10MHz； 高頻信號(hào)發(fā)生器高頻信號(hào)發(fā)生器 200KHz30MHz； 甚高頻信號(hào)發(fā)生器甚高頻信號(hào)發(fā)生器 30KHz300MHz； 超高頻信號(hào)發(fā)生器超高頻

4、信號(hào)發(fā)生器 300MHz以上。以上。 二、信號(hào)源的分類二、信號(hào)源的分類( (續(xù)續(xù)) )2. 2. 按照信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)按照信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo) 可分為：可分為： 一般信號(hào)發(fā)生器；一般信號(hào)發(fā)生器； 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器；標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器； 3. 按輸出波形按輸出波形,大致可分為：大致可分為： 正弦波形發(fā)生器；正弦波形發(fā)生器；產(chǎn)生正弦波或受調(diào)制的正弦信號(hào)，用途最廣。產(chǎn)生正弦波或受調(diào)制的正弦信號(hào)，用途最廣。 脈沖信號(hào)發(fā)生器；脈沖信號(hào)發(fā)生器；產(chǎn)生各種頻率、脈寬和占空比的重復(fù)脈沖。產(chǎn)生各種頻率、脈寬和占空比的重復(fù)脈沖。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；產(chǎn)生幅度隨時(shí)間變化的信號(hào)，如正弦波、三角波、方產(chǎn)生幅度隨

5、時(shí)間變化的信號(hào)，如正弦波、三角波、方波等周期信號(hào)。波等周期信號(hào)。315種，工作頻率一般在種，工作頻率一般在10MHz以下。以下。 噪聲信號(hào)發(fā)生器。噪聲信號(hào)發(fā)生器。三、正弦信號(hào)源的性能指標(biāo)三、正弦信號(hào)源的性能指標(biāo)1. 1. 頻率特性頻率特性u(píng) （1 1）頻率范圍）頻率范圍u （2）頻率準(zhǔn)確度）頻率準(zhǔn)確度 u （3）頻率穩(wěn)定度）頻率穩(wěn)定度 %100ooofffff%100minmaxofff2. 2. 輸出特性輸出特性（1 1）輸出電壓范圍。）輸出電壓范圍。 電平范圍：電平范圍：-60-60+10dB（2 2）輸出電平平坦度）輸出電平平坦度在有效頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)在有效頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)頻率時(shí)，電平的變化

6、。頻率時(shí)，電平的變化。（3 3）輸出電平準(zhǔn)確度）輸出電平準(zhǔn)確度（4 4）輸出阻抗）輸出阻抗低頻信號(hào)發(fā)生器：低頻信號(hào)發(fā)生器：5050、 7575、 150150、 600600、 5k5k（5 5）輸出信號(hào)的非線性失）輸出信號(hào)的非線性失真系數(shù)和頻譜純度真系數(shù)和頻譜純度3. 3. 調(diào)制特性調(diào)制特性調(diào)制特性的恒量指標(biāo)主要包括調(diào)制頻率，調(diào)幅系數(shù)，最大頻調(diào)制特性的恒量指標(biāo)主要包括調(diào)制頻率，調(diào)幅系數(shù)，最大頻偏，調(diào)制線性等。偏，調(diào)制線性等。1. 1. 低頻信號(hào)發(fā)生器低頻信號(hào)發(fā)生器u 低頻信號(hào)發(fā)生器頻率范圍一般為低頻信號(hào)發(fā)生器頻率范圍一般為20Hz20Hz20KHz20KHz，故又稱音，故又稱音頻信號(hào)發(fā)生器頻

7、信號(hào)發(fā)生器 6.2 正弦、脈沖及函數(shù)發(fā)生器正弦、脈沖及函數(shù)發(fā)生器一、一、 正弦信號(hào)發(fā)生器正弦信號(hào)發(fā)生器主振級(jí)主振級(jí)緩沖緩沖放大放大電平電平控制控制功率功率放大放大衰減器衰減器阻抗阻抗變換變換電平調(diào)節(jié)電平調(diào)節(jié)波段波段調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)頻率頻率細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)電平指示電平指示低頻信號(hào)發(fā)生器組成原理低頻信號(hào)發(fā)生器組成原理RCRC正弦振蕩器每一分波段正弦振蕩器每一分波段的頻率覆蓋系數(shù)為的頻率覆蓋系數(shù)為1010。如如1Hz-1MHz1Hz-1MHz需要需要6 6個(gè)波段：個(gè)波段：1-10Hz1-10Hz、10-100Hz10-100Hz、100-1kHz100-1kHz、1kHz-10kHz1kHz-10kHz、10kHz

8、-100kHz10kHz-100kHz、100kHz-1MHz100kHz-1MHz2. 2. 高頻信號(hào)發(fā)生器高頻信號(hào)發(fā)生器u 高頻信號(hào)發(fā)生器輸出頻率范圍一般在高頻信號(hào)發(fā)生器輸出頻率范圍一般在300KHz1GHz，大，大多數(shù)具有調(diào)幅，調(diào)頻及脈沖調(diào)制等功能多數(shù)具有調(diào)幅，調(diào)頻及脈沖調(diào)制等功能輸出輸出主振級(jí)主振級(jí)波段波段選擇選擇頻率頻率細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)緩沖緩沖調(diào)制級(jí)調(diào)制級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)調(diào)制振蕩器調(diào)制振蕩器監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)器外調(diào)制外調(diào)制輸入輸入高頻信號(hào)發(fā)生器原理框圖高頻信號(hào)發(fā)生器原理框圖主振器多采用主振器多采用LCLC高頻振蕩器，通過更換線圈的方式來變換高頻振蕩器，通過更換線圈的方式來變換頻段。頻段。二、二、 脈沖信

9、號(hào)發(fā)生器脈沖信號(hào)發(fā)生器u 常見的脈沖信號(hào)有矩形、鋸齒形、階梯形、鐘形和數(shù)字編常見的脈沖信號(hào)有矩形、鋸齒形、階梯形、鐘形和數(shù)字編碼序列等碼序列等 ：u ut to o（a a）矩形波）矩形波u ut to o（b b）鋸齒波）鋸齒波u ut to o（c c）階梯波）階梯波u uto o（d d）鐘形脈沖）鐘形脈沖u ut to o（e e）數(shù)字編碼序列）數(shù)字編碼序列 常見的脈沖信號(hào)常見的脈沖信號(hào)脈沖發(fā)生器的分類（根據(jù)用途和產(chǎn)生脈沖的方法）：通用脈脈沖發(fā)生器的分類（根據(jù)用途和產(chǎn)生脈沖的方法）：通用脈沖發(fā)生器、快速（廣譜）脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字可沖發(fā)生器、快速（廣譜）脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、

10、數(shù)字可編程脈沖發(fā)生器及特種脈沖發(fā)生器等。編程脈沖發(fā)生器及特種脈沖發(fā)生器等。1. 1. 通用脈沖發(fā)生器通用脈沖發(fā)生器u 通用脈沖發(fā)生器能夠滿足一般測(cè)試的要求，能夠調(diào)節(jié)脈沖通用脈沖發(fā)生器能夠滿足一般測(cè)試的要求，能夠調(diào)節(jié)脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、輸出幅度及極性等。重復(fù)頻率、脈沖寬度、輸出幅度及極性等。 輸出輸出脈寬，上升脈寬，上升/ /下降沿下降沿控制控制主振級(jí)主振級(jí)同步放大同步放大延時(shí)級(jí)延時(shí)級(jí)脈沖形成脈沖形成輸出級(jí)輸出級(jí)同步脈沖輸出同步脈沖輸出外同步外同步觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入外觸發(fā)外觸發(fā)同步脈沖輸出同步脈沖輸出脈沖信號(hào)發(fā)生器組成原理脈沖信號(hào)發(fā)生器組成原理脈沖過渡時(shí)間1ns2. 2. 快速（廣譜）脈沖發(fā)生

11、器快速（廣譜）脈沖發(fā)生器u 在時(shí)域測(cè)試中，快速脈沖信號(hào)發(fā)生器用來提供廣譜的激勵(lì)在時(shí)域測(cè)試中，快速脈沖信號(hào)發(fā)生器用來提供廣譜的激勵(lì)信號(hào)，尤其在微波網(wǎng)絡(luò)、寬帶元器件的時(shí)域測(cè)試中，脈沖信號(hào)，尤其在微波網(wǎng)絡(luò)、寬帶元器件的時(shí)域測(cè)試中，脈沖信號(hào)發(fā)生器相當(dāng)于頻域測(cè)試中的掃頻信號(hào)源。信號(hào)發(fā)生器相當(dāng)于頻域測(cè)試中的掃頻信號(hào)源。u 快速脈沖信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)主要有：水銀開關(guān)脈沖發(fā)生器、快速脈沖信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)主要有：水銀開關(guān)脈沖發(fā)生器、雪崩晶體管脈沖發(fā)生器、階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器以及雪崩晶體管脈沖發(fā)生器、階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器以及隧道二極管脈沖發(fā)生器等。隧道二極管脈沖發(fā)生器等。V VD DR RC CR RO OSR

12、 RL L水銀開關(guān)脈沖發(fā)生器原理水銀開關(guān)脈沖發(fā)生器原理脈沖過渡時(shí)間500ps50mV/DIV30dB1 ns/DIV(a)0-40dB0123GHz(b)過度持續(xù)時(shí)間為過度持續(xù)時(shí)間為1ns的脈沖發(fā)生器前沿及其頻譜的脈沖發(fā)生器前沿及其頻譜50mV/DIV100 ps/DIV(a)0-40dB0102030GHz(b)隧道二極管脈沖發(fā)生器前沿及其頻譜隧道二極管脈沖發(fā)生器前沿及其頻譜 例如一個(gè)前沿上升時(shí)間為例如一個(gè)前沿上升時(shí)間為1ns1ns的脈沖，其可用頻譜分量為的脈沖，其可用頻譜分量為1GHz1GHz，而隧道二極管脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖前沿上升時(shí)間快，而隧道二極管脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖前沿上升時(shí)間快達(dá)

13、達(dá)15ps15ps，則其可用頻譜可以高達(dá)，則其可用頻譜可以高達(dá)30GHz30GHz。三、三、 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1. 1. 多波形信號(hào)發(fā)生原理多波形信號(hào)發(fā)生原理 方波三角波發(fā)生器方波三角波發(fā)生器正弦波三角波方波C雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài)電路電路VC2V2VC1AWRU1I1U2B方波、三角波發(fā)生器原理框圖方波、三角波發(fā)生器原理框圖V1三角波三角波/正弦正弦波逼近網(wǎng)絡(luò)波逼近網(wǎng)絡(luò)C-+1122()scUfRC VV三角波斜率：1UkRC 三角波周期：121212()2scVVRC VVTkU三角波頻率： 正弦波形成電路正弦波形成電路utiustusct分段折線逼近波形綜合分段折線逼近波形綜合n其電路

14、實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示。其電路實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示。 分段逼近波形綜合電路分段逼近波形綜合電路+E-ER0R1R2R3R4R5R6R1AR2AR3AR4AR5AR6AR7AR7BR6BR5BR4BR3BR2BR1BViVoD1AD1BD2AD3AD4AD5AD6AD2BD3BD4BD5BD6B 鋸齒波形成電路鋸齒波形成電路ut（a）ut（b）tu（c）tu（d）鋸齒波的獲得原理鋸齒波的獲得原理 鋸齒波可以通過方波與三角波而獲得，將下圖中（鋸齒波可以通過方波與三角波而獲得，將下圖中（a a）所）所示三角波與圖（示三角波與圖（b b）所示方波直接疊加就可得到圖（）所示方波直接疊加就可得到圖（c c）所）

15、所示的交錯(cuò)鋸齒波，再經(jīng)過全波整流，就得到了圖（示的交錯(cuò)鋸齒波，再經(jīng)過全波整流，就得到了圖（d d）所示）所示的鋸齒波。的鋸齒波。2. 2. 函數(shù)發(fā)生器的性能和組成函數(shù)發(fā)生器的性能和組成u 函數(shù)發(fā)生器能輸出方波，三角波，鋸齒波，正弦波等波形，函數(shù)發(fā)生器能輸出方波，三角波，鋸齒波，正弦波等波形，具有較寬的頻率范圍（具有較寬的頻率范圍（0.1Hz0.1Hz幾十幾十MHzMHz）及較穩(wěn)定的頻）及較穩(wěn)定的頻率。率。頻率頻率控制控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)三角波三角波緩沖器緩沖器正弦波綜正弦波綜合及緩沖合及緩沖正恒正恒流源流源負(fù)恒負(fù)恒流源流源比較器比較器方波方波緩沖器緩沖器外外部部頻頻率率控控制制函數(shù)函數(shù)選擇選擇及其及其

16、它波它波形產(chǎn)形產(chǎn)生生輸出輸出放大放大輸出輸出濾波濾波直流直流補(bǔ)償補(bǔ)償積分積分電路電路函數(shù)發(fā)生器基本組成原理函數(shù)發(fā)生器基本組成原理頻率控制網(wǎng)絡(luò)控制信號(hào)頻率6.3 鎖相頻率合成信號(hào)的產(chǎn)生鎖相頻率合成信號(hào)的產(chǎn)生1.1. 頻率合成原理頻率合成原理頻率的代數(shù)運(yùn)算是通過倍頻、分頻及混頻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。頻率的代數(shù)運(yùn)算是通過倍頻、分頻及混頻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。 一、一、 頻率合成的基本概念頻率合成的基本概念頻率頻率1 1輸出輸出石英晶體石英晶體代數(shù)運(yùn)算代數(shù)運(yùn)算（加、減、乘、除）（加、減、乘、除）頻率合成原理頻率合成原理頻率頻率n n輸出輸出基準(zhǔn)頻率基準(zhǔn)頻率普通信號(hào)發(fā)生器（LC、RC）的矛盾：輸出頻率可調(diào)范圍和頻率穩(wěn)定度之

17、間的矛盾。應(yīng)采用晶體振蕩器產(chǎn)生，但存在頻率單一的問題，所以，應(yīng)采用：解決方法：頻率合成式信號(hào)發(fā)生器。頻率合成：由一個(gè)或多個(gè)高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)頻率（石英晶體振蕩器），通過基本代數(shù)運(yùn)算，得到一系列所需的頻率。二、直接頻率合成技術(shù)二、直接頻率合成技術(shù) 晶振晶振諧波發(fā)生器（倍頻）諧波發(fā)生器（倍頻）分頻（分頻（1010）8MHz8MHz混頻（混頻（+ +）混頻（混頻（+ +）2MHz濾波濾波分頻（分頻（1010）2.8MHz2.8MHz濾波濾波0.28MHz0.28MHz分頻（分頻（1010）混頻（混頻（+ +）濾波濾波6MHz6MHz6.28MHz6.28MHz0.628MHz0.628MHz3MHz3.

18、628MHz3.628MHz直接式頻率合成原理框圖直接式頻率合成原理框圖1MHz1MHz1MHz1MHz9MHz9MHz優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：頻率切換迅速，相位噪聲很低。頻率切換迅速，相位噪聲很低。缺點(diǎn)：電路硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，價(jià)格昂貴，不便于集成化。缺點(diǎn)：電路硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，價(jià)格昂貴，不便于集成化。三、鎖相式頻率合成三、鎖相式頻率合成 u 一種間接式的頻率合成技術(shù)。它利用鎖相環(huán)（一種間接式的頻率合成技術(shù)。它利用鎖相環(huán)（PLLPLL）把壓）把壓控振蕩器（控振蕩器（VCOVCO）的輸出頻率鎖定在基準(zhǔn)頻率上，這樣通）的輸出頻率鎖定在基準(zhǔn)頻率上，這樣通過不同形式的鎖相環(huán)就可以在一個(gè)基準(zhǔn)頻率的基礎(chǔ)上合成

19、過不同形式的鎖相環(huán)就可以在一個(gè)基準(zhǔn)頻率的基礎(chǔ)上合成不同的頻率。不同的頻率。 u 優(yōu)點(diǎn)：易于集成化，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗低，價(jià)格低優(yōu)點(diǎn)：易于集成化，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗低，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。u 缺點(diǎn)：頻率切換時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，相位噪聲較大。缺點(diǎn)：頻率切換時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，相位噪聲較大。 1 1、鎖相環(huán)（、鎖相環(huán)（PLLPLL）的基本概念）的基本概念（1 1） 鎖相環(huán)基本工作原理及性能鎖相環(huán)基本工作原理及性能 鎖相環(huán)是一個(gè)相位環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。該環(huán)路由鑒相器鎖相環(huán)是一個(gè)相位環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。該環(huán)路由鑒相器（PDPD）、環(huán)路濾波器（）、環(huán)路濾波器（LPFLPF）、電壓控制振蕩器（）、電壓控制振蕩器（

20、VCOVCO） 及基準(zhǔn)晶體振蕩器等部分組成及基準(zhǔn)晶體振蕩器等部分組成 。鎖相環(huán)控制系統(tǒng)原理圖鎖相環(huán)控制系統(tǒng)原理圖fiViVCOPDLPFVofoVdu PD：相位比較器（鑒相器）：相位比較器（鑒相器）鑒相器的任務(wù)是對(duì)2個(gè)輸入信號(hào)比較。當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，鑒相器輸出正比于這2個(gè)輸入信號(hào)相位差的直流電壓；任何一種理想模擬乘法器都可以作為鑒相器（正弦特性）；鑒相器鑒相器2個(gè)輸入，一個(gè)是頻率信號(hào)，一個(gè)是個(gè)輸入，一個(gè)是頻率信號(hào)，一個(gè)是VCO輸出；輸出；為達(dá)到為達(dá)到“同頻鑒相同頻鑒相”的要求，重新表示輸入信號(hào)的相位：的要求，重新表示輸入信號(hào)的相位：( )sin( )iiiiv tVwtt( )sin( )ooo

21、ov tVw tt 壓控振蕩器的輸出信號(hào)相位重新表示為：壓控振蕩器的輸出信號(hào)相位重新表示為：則：鑒相器的輸出為：則：鑒相器的輸出為：經(jīng)低通濾波器后，高頻分量濾掉，則：經(jīng)低通濾波器后，高頻分量濾掉，則：001( )()( ) =( )iiiiiwttw tww ttw tt02( )w tt010201212sin( )sin( )1sin2( )( )sin ( )( )2miomioK Vw tt Vw ttK VVw tttttsin( )()ddceddKKKVt較小時(shí)：鎖相靈敏度，值越大，控制能力越強(qiáng)。uLPF：環(huán)路濾波器：環(huán)路濾波器u低通濾波器，用于濾除誤差電壓中的高頻成分和噪聲，以

22、低通濾波器，用于濾除誤差電壓中的高頻成分和噪聲，以使使uc能夠穩(wěn)定地控制能夠穩(wěn)定地控制VCO，是保證環(huán)路穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。，是保證環(huán)路穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。u 其傳遞函數(shù)為：其傳遞函數(shù)為：u 式中：式中：1 = R1 C u 2 = R2 C ( )IpKF sKsuVCO：壓控振蕩器：壓控振蕩器u振蕩頻率受控于外加控制電壓振蕩頻率受控于外加控制電壓uc。ooddcooidiiddcooidfuuffffuufff環(huán)路相位鎖定環(huán)路相位鎖定二階二階PLL其閉環(huán)傳遞函數(shù)其閉環(huán)傳遞函數(shù)根據(jù)阻尼比，可分為根據(jù)阻尼比，可分為過阻尼、臨界阻尼、過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼三類系統(tǒng)，一般欠阻尼三類系統(tǒng)，一般二階二階PL

23、L為欠阻尼。為欠阻尼。2222( )( )( )( )( ) =2 =2oiPIPInnnnsKF sH sssKF sKK sKsKK sKsss 跟蹤特性：環(huán)路鎖定時(shí)，當(dāng)跟蹤特性：環(huán)路鎖定時(shí)，當(dāng)fi變化，變化，fo也隨之變化，自動(dòng)維持也隨之變化，自動(dòng)維持fo=fi的關(guān)系。的關(guān)系。 若無法跟蹤，則環(huán)路若無法跟蹤，則環(huán)路“失鎖失鎖”。同步帶寬：鎖定條件下輸入頻率所允許的最大變化范圍。同步帶寬：鎖定條件下輸入頻率所允許的最大變化范圍。 捕捉和捕捉帶寬捕捉和捕捉帶寬 捕捉：環(huán)路處于捕捉：環(huán)路處于“失鎖失鎖”狀態(tài)時(shí)，調(diào)整輸出電壓的頻率，當(dāng)環(huán)路輸入、輸狀態(tài)時(shí)，調(diào)整輸出電壓的頻率，當(dāng)環(huán)路輸入、輸出電壓的

24、頻率差減小到一定程度，在環(huán)路自動(dòng)相位負(fù)反饋?zhàn)饔孟拢瑥某鲭妷旱念l率差減小到一定程度，在環(huán)路自動(dòng)相位負(fù)反饋?zhàn)饔孟拢瑥摹笆фi鎖”狀態(tài)進(jìn)入狀態(tài)進(jìn)入“鎖定鎖定”狀態(tài)的過程。狀態(tài)的過程。 捕捉帶寬捕捉帶寬 ：環(huán)路最終能夠自行進(jìn)入：環(huán)路最終能夠自行進(jìn)入“鎖定鎖定”狀態(tài)的最大允許的頻差。狀態(tài)的最大允許的頻差。 * *“鎖定鎖定” “失鎖失鎖”：同步帶寬；：同步帶寬； “失鎖失鎖” “鎖定鎖定” ：捕捉帶寬：捕捉帶寬 環(huán)路帶寬環(huán)路帶寬 : 鎖相環(huán)的頻率特性具有低通濾波器的傳輸特性，鎖相環(huán)的頻率特性具有低通濾波器的傳輸特性，其高頻截止頻率稱為環(huán)路帶寬。二階系統(tǒng)可用諧振角頻率表其高頻截止頻率稱為環(huán)路帶寬。二階系統(tǒng)

25、可用諧振角頻率表示。示。（2 2）鎖相環(huán)的主要性能指標(biāo)）鎖相環(huán)的主要性能指標(biāo): :跟蹤特性和同步帶寬跟蹤特性和同步帶寬2. 2. 鎖相環(huán)的基本形式鎖相環(huán)的基本形式 倍頻式鎖相環(huán)倍頻式鎖相環(huán) 倍頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入頻率進(jìn)行乘法運(yùn)算，主要有兩種形式：倍頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入頻率進(jìn)行乘法運(yùn)算，主要有兩種形式：諧波倍頻環(huán)和數(shù)字倍頻環(huán)諧波倍頻環(huán)和數(shù)字倍頻環(huán)（a） 諧波倍頻環(huán)諧波倍頻環(huán)VCOPDLPFfo=Nfifi諧波諧波形成形成Nfifo=Nfi（b）數(shù)字倍頻環(huán)）數(shù)字倍頻環(huán)VCOPDLPFfiN倍頻式鎖相環(huán)原理圖倍頻式鎖相環(huán)原理圖fiNPLLNfi（c）倍頻環(huán)簡(jiǎn)化圖）倍頻環(huán)簡(jiǎn)化圖u 分頻式鎖相環(huán)分頻式鎖相環(huán) 分頻環(huán)

26、實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入頻率的除法運(yùn)算，與倍頻環(huán)相似，也有分頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入頻率的除法運(yùn)算，與倍頻環(huán)相似，也有兩種基本形式。兩種基本形式。 分頻式鎖相環(huán)原理圖分頻式鎖相環(huán)原理圖VCOPDLPFfo=fi/NfiN（b）數(shù)字分頻環(huán)）數(shù)字分頻環(huán)VCOPDLPFfo=fi/Nfi諧波諧波形成形成（a）諧波分頻環(huán)）諧波分頻環(huán)fiNPLLfo=fi/N（c）分頻環(huán)簡(jiǎn)化圖）分頻環(huán)簡(jiǎn)化圖u 混頻式鎖相環(huán)混頻式鎖相環(huán) u 混頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的加減運(yùn)算混頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的加減運(yùn)算 PDLPFVCOM（）（）fi1fi2fo+fi2（b）相減混頻環(huán)）相減混頻環(huán)PDLPFVCOM（）（）fi1fi2fo= fi1+ fi2fo-fi2

27、（a）相加混頻環(huán)）相加混頻環(huán)fo= fi1- fi2混頻鎖相環(huán)混頻鎖相環(huán)+PLLfi1fi2fo= fi1+ fi2-PLLfi1fi2fo= fi1- fi2（c）相加環(huán)簡(jiǎn)化圖）相加環(huán)簡(jiǎn)化圖（d）相減環(huán)簡(jiǎn)化圖）相減環(huán)簡(jiǎn)化圖u 多環(huán)合成單元多環(huán)合成單元u 單環(huán)合成單元存在頻率點(diǎn)數(shù)目較少，頻率分辨率不高等缺單環(huán)合成單元存在頻率點(diǎn)數(shù)目較少，頻率分辨率不高等缺點(diǎn)，所以一個(gè)合成式信號(hào)源都是由多環(huán)合成單元組成點(diǎn)，所以一個(gè)合成式信號(hào)源都是由多環(huán)合成單元組成 fo= Nfi1+ fi234005110KHz10KHzPD2LPF2VCO2M（）（）fi2fi1fo-Nfi1Nfi1內(nèi)插振蕩器內(nèi)插振蕩器環(huán)環(huán)1

28、環(huán)環(huán)2倍頻環(huán)倍頻環(huán)加法混頻環(huán)加法混頻環(huán)（a） 雙環(huán)合成器原理結(jié)構(gòu)框圖雙環(huán)合成器原理結(jié)構(gòu)框圖100110KHzNPLLNfi1+PLLfi1fi2fo=N fi1+ fi2（b） 雙環(huán)合成器簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)框圖雙環(huán)合成器簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)框圖雙環(huán)合成器原理結(jié)構(gòu)圖雙環(huán)合成器原理結(jié)構(gòu)圖VCO1PD1LPF1諧波諧波形成形成12222330 500;10;100100;10330:330 103400 3410;331:331 103410 3420;500:500 105100 5110;iioioioiNfkHzfkHzkHzkHzNfkHzfkHzkHzNfkHzfkHzkHzNfkHzfkHzkHz連續(xù)可調(diào)，間

29、隔；實(shí)例分析：十進(jìn)頻率合成器實(shí)例分析：十進(jìn)頻率合成器 u 該頻率合成器中采用了十進(jìn)鎖相合成單元，輸出該頻率合成器中采用了十進(jìn)鎖相合成單元，輸出頻率是采用十進(jìn)數(shù)字盤來選擇，它可以提供更高頻率是采用十進(jìn)數(shù)字盤來選擇，它可以提供更高的輸出頻率準(zhǔn)確度。目前十進(jìn)頻率合成器已作為的輸出頻率準(zhǔn)確度。目前十進(jìn)頻率合成器已作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率源而獲得廣泛應(yīng)用。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率源而獲得廣泛應(yīng)用。（1）十進(jìn)頻率合成器組成 五個(gè)五個(gè)DS-1合成單元串接起來，其輸出頻率被送到合成合成單元串接起來，其輸出頻率被送到合成單元單元DS-2，得到輸出頻率為，得到輸出頻率為2122MHz , DS-2的輸出加的輸出加到合成單元到合成單元

30、DS-4，得到輸出頻率為，得到輸出頻率為101122MHz ,合成合成單元單元DS-3輸出為輸出為10192MHz， DS-3與與DS-4的輸出頻率的輸出頻率加到混頻器加到混頻器M進(jìn)行相減，最后得到進(jìn)行相減，最后得到200Hz30MHz的輸?shù)妮敵鲱l率。出頻率。DS-10-91HzDS-10-910HzDS-10-9100HzDS-10-91KHzDS-10-910KHzDS-20-9100KHzDS-40-210MHzDS-30-21MHz2122MHz1.21.3MHz1.21.3MHz1.21.3MHz1.21.3MHz1.21.3MHz內(nèi)插振蕩器01Hz1.21.3MHz9MHz100K

31、HzM（-）10192MHz101122MHz200Hz30MHz5MHz9MHz1MHz100KHz2.5MHzS1S2S3S4S5十進(jìn)鎖相式頻率合成器組成框圖十進(jìn)鎖相式頻率合成器組成框圖(2) 十進(jìn)鎖相合成單元十進(jìn)鎖相合成單元VCOPDLPF1.82.7MHz100KHz諧波諧波形成形成NfiDS-1原理框圖原理框圖M1（）（）M2（）（）9MHz1.21.3MHz基準(zhǔn)基準(zhǔn)后一位合成單元后一位合成單元10.210.3MHz101213MHz1.21.3MHz倍頻環(huán)倍頻環(huán)1）DS-1合成單元合成單元0123456789:18192021222324252627N度盤：2）DS-2合成單元合成

32、單元VCOPDLPF1.82.7MHz100KHz諧波諧波形成形成NfiDS-2原理框圖原理框圖M1（）（）M2（）（）9MHz1.21.3MHz基準(zhǔn)基準(zhǔn)“10KHz”單元輸出單元輸出19.219.3MHz2122MHz倍頻環(huán)倍頻環(huán)218MHz0123456789:18192021222324252627N度盤：3）DS-3合成單元合成單元VCOPDLPF10192MHz1MHz諧波諧波形成形成NfiDS-3原理框圖原理框圖倍頻環(huán)倍頻環(huán)fi0123456789:101 1009998979695949392N度盤：4）DS-4合成單元合成單元PDLPFVCOM（）（）DS-2的輸出的輸出0：8

33、0MHz加法混頻環(huán)2122MHzDS-4原理框圖原理框圖基準(zhǔn)基準(zhǔn)倍 頻倍 頻環(huán)環(huán)5MHzVCOPDLPF諧波諧波形成形成1：90MHz2：100MHz1：111112MHz2：121122MHz0：101102MHz012:161820N度盤：（3）輸出頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)）輸出頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)u 為了使輸出頻率連續(xù)可調(diào)，頻率合成器中加入了一個(gè)內(nèi)插為了使輸出頻率連續(xù)可調(diào)，頻率合成器中加入了一個(gè)內(nèi)插振蕩器振蕩器 VCOPDLPF1.21.3MHz100KHz諧波諧波形成形成內(nèi)插振蕩器組成框圖內(nèi)插振蕩器組成框圖基準(zhǔn)基準(zhǔn)12S+P 當(dāng)選擇開關(guān)當(dāng)選擇開關(guān)S S置于置于1 1時(shí)，內(nèi)插振蕩器是一個(gè)倍頻環(huán)，它輸出一

34、時(shí)，內(nèi)插振蕩器是一個(gè)倍頻環(huán)，它輸出一個(gè)個(gè)1.2MHz1.2MHz的固定點(diǎn)頻，此時(shí)頻率合成器只能輸出離散頻率。的固定點(diǎn)頻，此時(shí)頻率合成器只能輸出離散頻率。 當(dāng)內(nèi)插振蕩器的開關(guān)當(dāng)內(nèi)插振蕩器的開關(guān)S S置于置于2 2時(shí)，時(shí)，VCOVCO就作為一個(gè)頻率連續(xù)可就作為一個(gè)頻率連續(xù)可調(diào)的振蕩器工作，調(diào)節(jié)電位器調(diào)的振蕩器工作，調(diào)節(jié)電位器P P，改變，改變VCOVCO的偏壓，可使它的輸?shù)钠珘?，可使它的輸出在出?.2MHZ1.2MHZ1.3MHZ1.3MHZ之間連續(xù)變化。之間連續(xù)變化。 四、提高頻率分辨力的鎖相合成技術(shù)四、提高頻率分辨力的鎖相合成技術(shù)1 1 提高頻率分辨力的技術(shù)途徑提高頻率分辨力的技術(shù)途徑 對(duì)于

35、倍頻環(huán)而言，輸出頻率以增量對(duì)于倍頻環(huán)而言，輸出頻率以增量fifi變化，即合成器的變化，即合成器的頻率分辨率等于頻率分辨率等于fifi。合成器頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間為合成器頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間為轉(zhuǎn)換時(shí)間頻率增量越小，轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。轉(zhuǎn)換時(shí)間頻率增量越小，轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 ieft/25 在保證轉(zhuǎn)換時(shí)間不變的前提下，提高頻率分辨力的途徑主在保證轉(zhuǎn)換時(shí)間不變的前提下，提高頻率分辨力的途徑主要有：要有： 多環(huán)頻率合成法；多環(huán)頻率合成法； 小數(shù)分頻法。小數(shù)分頻法。 矛盾2 2 多環(huán)頻率合成法多環(huán)頻率合成法VCOPDLPFfofiNM提高頻率分辨率的途徑：采用后置分頻器1oiiiiiNffMffMNNffM優(yōu)點(diǎn)：頻率分辨率缺點(diǎn)

36、：頻率輸出范圍2 2 多環(huán)頻率合成法多環(huán)頻率合成法三環(huán)三環(huán)PLL合成器合成器VCOPDLPFfBfiNBMVCOPDLPFBPFfoVCOAPDALPFA+NAfA()1ABC/)BoAiieieieBiBNfNfMfMt ft ftN fMNM頻率分辨率轉(zhuǎn)換時(shí)間：環(huán)： /環(huán)： /環(huán)： /(若，則不會(huì)增加轉(zhuǎn)換時(shí)間3 3 小數(shù)分頻法小數(shù)分頻法小數(shù)分頻是通過可變分頻和多次平均的辦法實(shí)現(xiàn)小數(shù)分頻是通過可變分頻和多次平均的辦法實(shí)現(xiàn)例如要實(shí)現(xiàn)例如要實(shí)現(xiàn)4.34.3的小數(shù)分頻，只要在的小數(shù)分頻，只要在1010次分頻中作次分頻中作7 7（即（即10-310-3）次除次除4 4，3 3次除次除5 5就可以得到

37、。又如，要實(shí)現(xiàn)就可以得到。又如，要實(shí)現(xiàn)6.326.32的小數(shù)分頻，只的小數(shù)分頻，只要在每要在每100100次分頻中作次分頻中作6868（100-32100-32）次除）次除7 7，3232次除次除8 8即可。即可。VCOPDLPFuifiNfoN存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器F存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器uo脈沖脈沖刪除刪除接口接口小數(shù)分頻實(shí)現(xiàn)電路圖小數(shù)分頻實(shí)現(xiàn)電路圖OVFACCU例例: 分頻比為分頻比為4.3的實(shí)現(xiàn)過程的實(shí)現(xiàn)過程u 若分頻比為若分頻比為4.3 ,4.3 ,則在輸入信號(hào)的則在輸入信號(hào)的1010個(gè)周期內(nèi)，輸出信號(hào)個(gè)周期內(nèi)，輸出信號(hào)為為4343個(gè)周期。每一次循環(huán)過程中，在個(gè)周期。每一次循環(huán)過程中，在u ui i各周

38、期內(nèi)，累加器各周期內(nèi)，累加器的值和其分頻系數(shù)如表的值和其分頻系數(shù)如表8-18-1所示。所示。序號(hào)12345678910累加值0.30.60.90.20.50.80.10.40.70分頻系數(shù)4445445445表表8-1 8-1 輸入信號(hào)每周期內(nèi)的分頻系數(shù)和累加值（分頻比為輸入信號(hào)每周期內(nèi)的分頻系數(shù)和累加值（分頻比為4.34.3）小數(shù)分頻電路的改進(jìn)小數(shù)分頻電路的改進(jìn)u 小數(shù)分頻時(shí)小數(shù)分頻時(shí), ,輸入輸出頻率之比不是整數(shù)輸入輸出頻率之比不是整數(shù), ,使得鑒相器的輸使得鑒相器的輸出出現(xiàn)階梯電壓變化，這個(gè)電壓加到出出現(xiàn)階梯電壓變化，這個(gè)電壓加到VCOVCO上會(huì)使得合成器頻上會(huì)使得合成器頻譜變差。同時(shí)累

39、加值（累加器譜變差。同時(shí)累加值（累加器ACCUACCU中的存數(shù)）恰好也是與中的存數(shù)）恰好也是與其一致的階梯變化，因此將該數(shù)據(jù)進(jìn)行其一致的階梯變化，因此將該數(shù)據(jù)進(jìn)行D/AD/A轉(zhuǎn)換后加到轉(zhuǎn)換后加到PDPD的的輸出端就可以抵消該變化。輸出端就可以抵消該變化。VCOPDLPFurfrNDACfoN存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器F存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器uo脈沖脈沖刪除刪除接口接口改進(jìn)的小數(shù)分頻實(shí)現(xiàn)電路圖改進(jìn)的小數(shù)分頻實(shí)現(xiàn)電路圖+OVFACCU-b2NMM bN+bN+1a.b=M7 32b2M101001003268732868 7+32 87.32NaM10Ma.babNbN 11 0.0b的位數(shù)一般計(jì)算規(guī)則：目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)倍分頻

40、設(shè)，每次進(jìn)行的分頻系數(shù)；-所做的分頻次數(shù)則實(shí)現(xiàn)倍分頻需要（- ）（）例：實(shí)現(xiàn) . 倍的分頻的位數(shù)= ，則所以需- 次 分頻， 次+ 分頻要做次 分頻， 次 分頻6. 直接數(shù)字合成技術(shù)直接數(shù)字合成技術(shù)u DDSDDS組成原理組成原理u 直接數(shù)字合成（直接數(shù)字合成（Direct Digital SynthesisDirect Digital Synthesis）的基本原）的基本原理是基于取樣技術(shù)和計(jì)算技術(shù)，通過數(shù)字合成來生成頻率理是基于取樣技術(shù)和計(jì)算技術(shù)，通過數(shù)字合成來生成頻率和相位對(duì)于固定的參考頻率可調(diào)的信號(hào)。和相位對(duì)于固定的參考頻率可調(diào)的信號(hào)。6.6. .直接數(shù)字合成基本原理直接數(shù)字合成基本原

41、理 設(shè)取樣時(shí)鐘頻率為設(shè)取樣時(shí)鐘頻率為fc，正弦波每一周期由個(gè)取樣點(diǎn)構(gòu)，正弦波每一周期由個(gè)取樣點(diǎn)構(gòu)成，則該正弦波的頻率為：成，則該正弦波的頻率為：NfNTfcco1u DDSDDS的實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示的實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器（N）正弦波正弦波ROM存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器D/ALPFfcfoDDS組成原理組成原理輸出信號(hào)頻率輸出信號(hào)頻率fo: 取決于兩個(gè)因數(shù)：參考時(shí)鐘頻率；取決于兩個(gè)因數(shù)：參考時(shí)鐘頻率；ROMROM中存儲(chǔ)的正弦波；中存儲(chǔ)的正弦波；NMffco如果如果地址計(jì)數(shù)器以步進(jìn)地址計(jì)數(shù)器以步進(jìn)M M（M=1)M=1)進(jìn)行累加，則可在進(jìn)行累加，則可在f fc c和和ROMROM數(shù)據(jù)不變的情

42、況下改變數(shù)據(jù)不變的情況下改變輸出頻率，此時(shí)輸出頻率，此時(shí)fo為：為：u 2 2 相位累加器原理相位累加器原理 u 當(dāng)改變地址計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)值（即以值當(dāng)改變地址計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)值（即以值M M來進(jìn)行累加），來進(jìn)行累加），同樣可以改變每周期采樣點(diǎn)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)輸出頻率的改變同樣可以改變每周期采樣點(diǎn)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)輸出頻率的改變 。地址計(jì)數(shù)器步進(jìn)值改變可以通過相位累加法來實(shí)現(xiàn)。地址計(jì)數(shù)器步進(jìn)值改變可以通過相位累加法來實(shí)現(xiàn) 相位相位鎖存器鎖存器頻率控制字頻率控制字M相位累加器相位累加器fr波形存儲(chǔ)波形存儲(chǔ)RAMD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換LPFfo2448位位1416位位相位累加器原理相位累加器原理u 為便于理解，可以將正

43、弦波波形看作一個(gè)矢量沿相位圓為便于理解，可以將正弦波波形看作一個(gè)矢量沿相位圓轉(zhuǎn)動(dòng)，相位圓對(duì)應(yīng)正弦波一個(gè)周期的波形。波形中的每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，相位圓對(duì)應(yīng)正弦波一個(gè)周期的波形。波形中的每個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)相位圓上的一個(gè)相位點(diǎn)。采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)相位圓上的一個(gè)相位點(diǎn)。 步進(jìn)步進(jìn)點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)2564096655361048576167772164294967296281474976710656N8121620243248數(shù)字相位圓數(shù)字相位圓u 設(shè)相位累加器位數(shù)為設(shè)相位累加器位數(shù)為N N，頻率控制字為，頻率控制字為M M，參考時(shí)鐘頻率為，參考時(shí)鐘頻率為f fc c，則，則DDSDDS輸出頻率為：輸出頻率為：cNofMf2u 截?cái)?/p>

44、誤差：一般舍去截?cái)嗾`差：一般舍去N N的低位，只取的低位，只取N N的高的高A A位（如高位（如高1616位）位）作為存儲(chǔ)器地址，使得相位的低位被截?cái)啵聪辔唤匚玻?。作為存?chǔ)器地址，使得相位的低位被截?cái)啵聪辔唤匚玻?。?dāng)相位值變化小于當(dāng)相位值變化小于1/21/2A A時(shí)，波形幅值并不會(huì)發(fā)生變化，但輸時(shí)，波形幅值并不會(huì)發(fā)生變化，但輸出頻率的分辨率并不會(huì)降低，由于地址截?cái)喽鸬姆嫡`出頻率的分辨率并不會(huì)降低，由于地址截?cái)喽鸬姆嫡`差，稱為截?cái)嗾`差。差，稱為截?cái)嗾`差。實(shí)際應(yīng)用中一般取實(shí)際應(yīng)用中一般取1M(N-2) 1M(N-2) 6.6.2.2DDS頻率合成信號(hào)源頻率合成信號(hào)源輸出輸出輸出輸出

45、串串/并并選擇選擇6位地址或位地址或串行編程串行編程8位并位并行數(shù)據(jù)行數(shù)據(jù)FSK/BPSK/HOLD數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入420參考時(shí)鐘參考時(shí)鐘倍乘倍乘頻頻率率累累加加器器相位偏移相位偏移及調(diào)制及調(diào)制 +相相位位累累加加器器相相位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器300MHzDDS參參考考時(shí)時(shí)鐘鐘濾波濾波器器濾波濾波器器12位位D/AM/DAC復(fù)位復(fù)位12位位D/A頻率控制字頻率控制字/相位字啟停邏輯相位字啟停邏輯I/O更新更新讀寫讀寫可編程寄存器可編程寄存器48位頻率位頻率控制字控制字14位相位位相位偏移偏移/調(diào)制調(diào)制I/O端口緩沖端口緩沖12位位AM調(diào)制調(diào)制比較器比較器模擬輸入模擬輸入時(shí)鐘輸出時(shí)鐘輸出AD9854

46、DDS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)+-2 2 基于可編程芯片的基于可編程芯片的DDSDDS頻率合成信號(hào)源頻率合成信號(hào)源 u 單片集成的單片集成的DDSDDS芯片合成信號(hào)波形的種類較少，靈活性較芯片合成信號(hào)波形的種類較少，靈活性較差，不便于任意波發(fā)生器等場(chǎng)合的應(yīng)用?；诳删幊绦酒睿槐阌谌我獠òl(fā)生器等場(chǎng)合的應(yīng)用。基于可編程芯片實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)的DDSDDS信號(hào)合成可具有更大的靈活性。信號(hào)合成可具有更大的靈活性。 相位累相位累加器加器參考參考時(shí)鐘時(shí)鐘相位相位調(diào)制器調(diào)制器D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換濾波濾波CPU接口接口輸出輸出頻率控制字頻率控制字波形波形存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器SRAM 基于可編程芯片的基于可編程芯片的DDS頻率合成信號(hào)源頻率合成

47、信號(hào)源3 DSS/PLL3 DSS/PLL組合的頻率合成信號(hào)源組合的頻率合成信號(hào)源 u DDSDDS與與PLLPLL組合的合成信號(hào)源可以有多種形式，下圖是一種組合的合成信號(hào)源可以有多種形式，下圖是一種環(huán)外混頻式環(huán)外混頻式DDS/PLLDDS/PLL頻率合成的原理。頻率合成的原理。PDLPFVCOKDDS混頻器混頻器帶通濾波帶通濾波frfcfoDDS/PLL混頻式頻率合成原理混頻式頻率合成原理fPfD基基準(zhǔn)準(zhǔn)信信號(hào)號(hào)源源此時(shí)輸出頻率為：此時(shí)輸出頻率為：NcrDPofMfKfff26.5 合成信號(hào)源簡(jiǎn)介合成信號(hào)源簡(jiǎn)介u 任意波發(fā)生器（任意波發(fā)生器（Aibitray Wave GeneratorAi

48、bitray Wave Generator）：能產(chǎn)生任）：能產(chǎn)生任意波形的信號(hào)發(fā)生器意波形的信號(hào)發(fā)生器 。 6.5.16.5.1任意波形發(fā)生器任意波形發(fā)生器u 1 1 AWG AWG的工作原理的工作原理u 任意波形發(fā)生器的原理與任意波形發(fā)生器的原理與DDSDDS基本相同，如下圖所示基本相同，如下圖所示 波形存儲(chǔ)器波形存儲(chǔ)器D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器濾波器濾波器fs輸出輸出任意波形發(fā)生器原理任意波形發(fā)生器原理2 AWG2 AWG的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo) u 波形編輯功能。波形編輯功能。u 輸出波形頻率。輸出波形頻率。u 相位分辨力。相位分辨力。u 幅度分辨率。幅度分辨率。u 輸出通道數(shù)。輸出通道數(shù)。函數(shù)、任意波形發(fā)生器函數(shù)、任意波形發(fā)生器6.5.26.5.2合成掃頻信號(hào)源合成掃頻信號(hào)源u 1 1 工作原理工作原理 u 頻率特性測(cè)試的方法：點(diǎn)頻法和掃頻法頻率特性測(cè)試的方法：點(diǎn)頻法和掃頻法點(diǎn)頻法點(diǎn)頻法 ：逐點(diǎn)調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，并用電壓表等設(shè)：逐點(diǎn)調(diào)