DDS

　　直接數(shù)字合成

　　直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesizer，簡稱DDS）是一種數(shù)字電子方式，它從一個單一（或混合）的頻率源中產(chǎn)生任意波形和頻率。

　　一個基本的DDS電路包括電子控制器、隨機訪問存儲器（RAM）、頻率參考源（通常是晶振）、計數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。要使DDS系統(tǒng)工作需要兩個操作階段：我們稱之為編程和運行。

　　芯片

　　DDS芯片中主要包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計算器三個部分（如Q2220）。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據(jù)

　　頻率控制碼在每個時鐘周期內(nèi)進行相位累加，得到一個相位值；正弦計算器則對該相位值計算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。DDS芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經(jīng)過高速D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個可用的模擬頻率信號。

　　另外，有些DDS芯片還具有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等調(diào)制功能及片內(nèi)D/A變換器（如AD7008）。

　　折疊優(yōu)點

　　頻率分辨率高，輸出頻點多，可達2的N次方個頻點(N為相位累加器位數(shù))；

　　頻率切換速度快，可達us量級；

　　頻率切換時相位連續(xù)；

　　可以輸出寬帶正交信號；

　　輸出相位噪聲低，對參考頻率源的相位噪聲有改善作用；

　　可以產(chǎn)生任意波形；

　　全數(shù)字化實現(xiàn)，便于集成，體積小，重量輕。

　　在各行各業(yè)的測試應(yīng)用中，信號源扮演著極為重要的作用。但信號源具有許多不同的類型，不同類型的信號源在功能和特性上各不相同，分別適用于許多不同的應(yīng)用。目前，最常見的信號源類型包括任意波形發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器，RF信號源，以及基本的模擬輸出模塊。信號源中采用DDS技術(shù)在當前的測試測量行業(yè)已經(jīng)逐漸稱為一種主流的做法。

　　折疊芯片介紹

　　主要芯片介紹

　　波形發(fā)生器

　　任意波形發(fā)生器(AWG)通常提供較深的存儲器，較大的動態(tài)范圍以及較寬的帶寬，來滿足各式各樣的應(yīng)用，包括通信、半導(dǎo)體和系統(tǒng)測試。AWG接收來自PC的用戶自定義數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)來生成任意波形。AWG用戶可以將想要產(chǎn)生的一系列波形下載到儀器所帶的存儲器中。通常，可以存儲實際的波形和形成這些波形所需的波形序列指令。

　　現(xiàn)在請看一下AWG的基本架構(gòu)。要從AWG上產(chǎn)生一種波形，必須先創(chuàng)建任意波形本身。像模擬波形編輯器，調(diào)制工具，以及國家儀器公司(NI)的LabVIEW這類的軟件工具都能夠簡化這些波形的創(chuàng)建。這些波形和其波形序列指令都存在儀器所帶的RAM中。

　　波形生成序列通常從 TTL硬件觸發(fā)器開始。各種波形由許多單個的樣本構(gòu)成，而生成采樣率由儀器的采樣時鐘確定。從內(nèi)部采樣時鐘時基(100 MHz VCXO)中導(dǎo)出采樣時鐘有幾種不同模式，包括DDS定時Div/N時鐘，以及幾種提供不同外部時鐘的模式。另外，對于用于儀器的鎖相環(huán)的頻率基準，也有幾種不同的選擇。

　　波形通過存儲器到數(shù)模轉(zhuǎn)換器( DAC)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字采樣樣本轉(zhuǎn)換成所需的模擬輸出波形。在DAC之前，樣本被數(shù)字濾波，而經(jīng)過DAC之后，模擬輸出又通過一個模擬濾波器。這些數(shù)字和模擬濾波器通過插值來增加采樣率，并通過諧波低通濾波器濾除寄生信號，從而極大地改進了信號的質(zhì)量。通常，這些濾波器都能夠軟件編程。

　　AWG允許用戶規(guī)定波形片斷，并通過重復(fù)來構(gòu)建復(fù)雜波形。由于AWG將波形存儲在自身存儲器中，故波形長度受限。波形循環(huán)幫助產(chǎn)生具有多次重復(fù)的子段的信號。對波形段進行循環(huán)改善了存儲效率，并增加了波形的持續(xù)時間。

　　AWG還可以規(guī)定波形中不同的級，每級都可以包括不同的波形段和不同的循環(huán)次數(shù)。AWG依次產(chǎn)生每一個定義的波形段。通過組合先后順序和循環(huán)次數(shù)，就能夠利用很小的存儲器容量來構(gòu)建非常復(fù)雜的波形。AWG可以為每段指定不同的波形片段，不過不同段之間的過渡點上的相位不一定是連續(xù)的。

　　最后，許多AWG都具有一個仿函數(shù)發(fā)生器功能。此時，當要求輸出一個標準函數(shù)波形時，可以先用軟件來產(chǎn)生，并下載到AWG上，然后再由AWG輸出。這就不同于下面將要介紹的全DDS技術(shù)。

　　函數(shù)發(fā)生器

　　一個完整周期的函數(shù)波形被存儲在上面所示的存儲器查找表中。相位累加器跟蹤輸出函數(shù)的電流相位。為了輸出一個非常低的頻率，采樣樣本之間的差相位(Δ)將非常小。例如，一個很慢的正弦波可能將有1度的Δ相位。則波形的0號采樣樣本采得0度時刻的正弦波的幅度，而波形的1號采樣將采得1度時刻的正弦波的幅度，依次類推。經(jīng)過360次采樣后，將輸出正弦曲線的全部360度，或者確切地說是一個周期。一個較快的正弦波可能會有10度的Δ相位。于是，36次采樣就會輸出正弦波的一個周期。如果采樣率保持恒定，上述較慢的正弦波的頻率將比較快的正弦波慢10倍。

　　進一步說，一個恒定的Δ相位必將導(dǎo)致一個恒定正弦波頻率的輸出。但是，DDS技術(shù)允許通過一個頻率表迅速地改變信號的Δ相位。函數(shù)發(fā)生器能夠指定一個頻率表，該表包括由波形頻率和持續(xù)時間信息組成的各個段。函數(shù)發(fā)生器按順序產(chǎn)生每個定義的頻率段。通過生成一個頻率表，可以構(gòu)建復(fù)雜的頻率掃描信號和頻率跳變信號。DDS允許函數(shù)發(fā)生器的相位從一級到另一級連續(xù)變化。

　　矢量信號發(fā)生器提供高靈活度和強大的解決方案，可用于科學(xué)研究，通信，消費電子，宇航/國防，半導(dǎo)體測試以及一些新興領(lǐng)域，如軟件無線電，無線電頻率識別( RFID)，以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)等。

　　有些公司還提供許多其他利用DAC來產(chǎn)生模擬信號的模擬輸出產(chǎn)品。模擬輸出板的基本架構(gòu)是，將一個小型的FIFO存儲器連接到一個DAC上。絕大部分的模擬輸出板被用來產(chǎn)生靜態(tài)電壓，而且許多可以被用來產(chǎn)生低頻波形。