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