基于数字振荡器算法的任意波形发生器设计
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第 ３ 卷第 １ ２ 期 ２１ ０ ０年 ３ 月
湖北大学学报（ 自然科学版 ） Ｊｕ ｎｌ ｆ ｂ ｉ ｉｅｓ ｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｅ Ｕｎｖｒｉ （ ａｕａ Ｓ ｉ ｃ） — Ｈｕ —ｔ ｅ
Ｖｏ－ ２ Ｎｏ １ ｌ３ ．
Ｍ ａ ．，２ １ ｒ ００
振荡器． 利用这个特点 ， 可以构成任意波形的发生器 ， 在脉冲激励 ｘ ｋ 一 （） Ｅ］ 志 下能产生持续的任意波形 信号． 因此 ， 字式 ＡＷＧ 的设计 问题 事实上 是一个 数字 滤波 器 的实现 问题． 数 根据信 号 与 系统理 论 ， 离散
时 间线 性 时 ， 不变 系统 （ ＴＩ的输 出信号 可 以表达 为输入 信号 与系统 冲激 响应 的卷 积和 ， ： Ｌ ） 即
统等．
在 当前市 场 中 ， ＡＷＧ是 由模拟 电路或 数字一 模拟 混合 电路组 成． 特 点是一 个具 体 电路 只能产生 若 其 干种特定 的信号 ． 如果 一个 信号发 生器 要产生 多种 信号 ， 就势必 增加 相应 电路 ， 使得 电路体 积 增加 ， 方 其 便性、 通用 性 和可靠性 都大 为 降低 ． 常见 的信号发 生器 所能 产生 的信 号波形 十分 有 限 ， 时 ， 故 此 最好 使
利用该方法设计一个基 于 Ｄ Ｐ和 Ｐ Ｓ ｃ机 的波形参数随时可调 的正／ 弦发生器 ， 余 并对工作原理 和软硬 件设计
过程进行 了详 细叙述． 关键 词 ： Ｓ ；ＵＡ Ｔ； ＤＰ Ｒ 数字振荡器 ； 任意波形发生器
中 图分 类 号 ： Ｎ９ １ ７ Ｔ １． 文献标志码 ： Ａ
任意波形发生器 Ａ ＷＧ ａｂ ｒｒ ａｅ ｒ ｇｎｒｔｒ是信号源 的一种， （ｒｉ ａｙ ｖｆ ｍ ｅ ｅ ｏ） ｔ ｗ ｏ ａ 具有信号源所有的特点 ， 而且 可 以产 生任何 可 以设 计 的波形 ， 合各 种 仿 真 和测试 要 求 ， 大 地 方 便 了设 计 和 调试 ． 适 极 因此 ＡＷＧ 在许 多领域 中获得 广泛应 用． 例如 ， 达设备 、 信系统 、 制系 统 、 器仪 表 、 真 、 测 和 Ｄ Ｐ应用 系 雷 通 控 仪 仿 检 Ｓ
文 章 编 号 ：０ ０ ３ ５ ２ １ ） １ ０ ３ —０ １ ０ —２ ７ （０ ０ ０ — ０ ２ ５
基 于数 字 振 荡器 算 法 的任 意 波形 发 生器 设计
陈子 为
（ 都 信 息 工程 学 院 电子 工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程 学 院 ， 成 四川 成 都 ６０ ２ ） １２ ５
摘要 ： 在数字振荡器产生任意波形 的原理 的基础上 ， 提出一种利用 改进 的数 字振 荡器算 法产生高 精度任 意波形的方案 ． 这种方案基于 Ｄ Ｐ ｄｇｔｌ ｉ ａ ｐｏｅｓ ｇ 技术 ， Ｓ （ｉｉ ｇ ｌ ｒｃｓｉ ） ａｓｎ ｎ 占用系统 资源少 ， 形参数易 于调节． 波 最后
（ 一 （ｚ ｚ（ ） ７ ）＊． ） （） １
如果输入信号是单位 冲激序列 （ ）输 出信号 （） ，， ｚ 就是我们所期望的冲激 响应 （） 即： ，
ｖ ） （ 一 （ ）＊ （ 一 （ｚ ） ７ ）
收 稿 日期 ： ０ ９—０ —２ ２０ ７ １
（） ２
作者简介 ： 陈子为（ ９８一 ， ， １ ７ ） 男 硕士 ， 讲师 ， ｍａ ：ｚ Ｅ ｉ ｃｗ＠ｃｉ ｅｕ ｃ ｌ ｕｔ ｄ ． ａ ．
用 数字 电路 和微处 理器 构成 的数 字式 ＡＷＧ． 种发 生器 不仅 能 克服模 拟 电路 发 生器 的不 足 ， 且具 有 这 而
体 积小 ， 度高 和使用 方便 等优点 ． 精 目前 数字式 ＡＷＧ产 生任 意波 形 的方 法 主 要有 ３种 ： 表 法 、 数 展 开法 ［ 和直 接 数 字 频 率 合成 查 级 ２ ］ Ｄ （ｉ ｃ ｉｉ ｌ ｙ ｔｅｉｎ ）引 查 表法 是通过 降 低 运算 精 度来 提 高 运算 速 度 ， ＤＳｄｒ ｔ ｇｔ ｎｈ ｓ ｉｇ ｃ． ｅ ｄ ａｓ ｚ 其精 度 要 求 越 高 ， 占 用 的存 储单 元也越 大 ， 因此这 种方法 仅适用 于对 精度 要求不 是很 高 的场合 ； 级数 展开 法 占用 的存 储 单元 很少 ， 而且精 度高 ， 但如 果要生 成一 个任 意的离 散时 间 因果 周期 信 号 ， 别是 那 些 无法 用 解 析形 式 具体 特 表达 的信号 ， 级数 展开法 仍很难 实现 ； 查表 法 一 样 ， Ｄ 与 Ｄ Ｓ方 法 需要 一 个 波 形 存储 器 ， 占用 的存储 单 元 也较 大． 为此 ， 出了一种 基 于改进 的数字振 荡器 算法 和 Ｄ Ｐ的任 意波形 发生 器． 提 Ｓ
１ 利用 数 字 振 荡器 产 生任 意 波 形 的 实现 原 理
对一 个离散 时 间序 列 ｚ 进行 处理并 产生 另一 离散 时 间序列 （ ） （） 的离 散 时间 系统 被称 为 数字 滤
波 器． 字滤波器 的极 点必 须配置 在单位 圆的 内部 ， 数 以保证 它 们 的稳 定 性 和 暂态 过程 的尽 快 衰减 ． 果 如 把极 点配 置在单 位 圆的圆周 上 ， 么滤波 器就会 产生 持续 的 固定 频率 的振 荡 ， 字滤 波器 就变 成 了数 字 那 数
第 １ 期
陈子 为 ： 基于数字振 荡器算法 的任意波形 发生器设计
３ ３
由（） 可 以看 出 ， ２式 只要 已知 系统 的 冲激 响应 （ ）就 可方 便 地 实 现数 字 滤 波器 ， 咒， 因为 卷 积和 中只 用 到 了加 、 和延 时这 几种 软 、 乘 硬件 的基 本 操作 （ 时 可利 用寄 存器 操作 实 现 ） ． 延 Ⅲ 数 字信 号处 理本 质 上 是 离散 时 间信 号处 理 ， 故无 论 用 计算 机 软 件 、 编程 Ｄ Ｐ芯片 或 专用 的超 大 可 Ｓ 规 模集 成 电路来 实 现数 字 滤波 器 ， 了满 足实 时处 理 的要求 ， 为 首先 必须 确定 一个 离 散时 间 网络结 构 以描
湖北大学学报（ 自然科学版 ） Ｊｕ ｎｌ ｆ ｂ ｉ ｉｅｓ ｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｅ Ｕｎｖｒｉ （ ａｕａ Ｓ ｉ ｃ） — Ｈｕ —ｔ ｅ
Ｖｏ－ ２ Ｎｏ １ ｌ３ ．
Ｍ ａ ．，２ １ ｒ ００
振荡器． 利用这个特点 ， 可以构成任意波形的发生器 ， 在脉冲激励 ｘ ｋ 一 （） Ｅ］ 志 下能产生持续的任意波形 信号． 因此 ， 字式 ＡＷＧ 的设计 问题 事实上 是一个 数字 滤波 器 的实现 问题． 数 根据信 号 与 系统理 论 ， 离散
时 间线 性 时 ， 不变 系统 （ ＴＩ的输 出信号 可 以表达 为输入 信号 与系统 冲激 响应 的卷 积和 ， ： Ｌ ） 即
统等．
在 当前市 场 中 ， ＡＷＧ是 由模拟 电路或 数字一 模拟 混合 电路组 成． 特 点是一 个具 体 电路 只能产生 若 其 干种特定 的信号 ． 如果 一个 信号发 生器 要产生 多种 信号 ， 就势必 增加 相应 电路 ， 使得 电路体 积 增加 ， 方 其 便性、 通用 性 和可靠性 都大 为 降低 ． 常见 的信号发 生器 所能 产生 的信 号波形 十分 有 限 ， 时 ， 故 此 最好 使
利用该方法设计一个基 于 Ｄ Ｐ和 Ｐ Ｓ ｃ机 的波形参数随时可调 的正／ 弦发生器 ， 余 并对工作原理 和软硬 件设计
过程进行 了详 细叙述． 关键 词 ： Ｓ ；ＵＡ Ｔ； ＤＰ Ｒ 数字振荡器 ； 任意波形发生器
中 图分 类 号 ： Ｎ９ １ ７ Ｔ １． 文献标志码 ： Ａ
任意波形发生器 Ａ ＷＧ ａｂ ｒｒ ａｅ ｒ ｇｎｒｔｒ是信号源 的一种， （ｒｉ ａｙ ｖｆ ｍ ｅ ｅ ｏ） ｔ ｗ ｏ ａ 具有信号源所有的特点 ， 而且 可 以产 生任何 可 以设 计 的波形 ， 合各 种 仿 真 和测试 要 求 ， 大 地 方 便 了设 计 和 调试 ． 适 极 因此 ＡＷＧ 在许 多领域 中获得 广泛应 用． 例如 ， 达设备 、 信系统 、 制系 统 、 器仪 表 、 真 、 测 和 Ｄ Ｐ应用 系 雷 通 控 仪 仿 检 Ｓ
文 章 编 号 ：０ ０ ３ ５ ２ １ ） １ ０ ３ —０ １ ０ —２ ７ （０ ０ ０ — ０ ２ ５
基 于数 字 振 荡器 算 法 的任 意 波形 发 生器 设计
陈子 为
（ 都 信 息 工程 学 院 电子 工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程 学 院 ， 成 四川 成 都 ６０ ２ ） １２ ５
摘要 ： 在数字振荡器产生任意波形 的原理 的基础上 ， 提出一种利用 改进 的数 字振 荡器算 法产生高 精度任 意波形的方案 ． 这种方案基于 Ｄ Ｐ ｄｇｔｌ ｉ ａ ｐｏｅｓ ｇ 技术 ， Ｓ （ｉｉ ｇ ｌ ｒｃｓｉ ） ａｓｎ ｎ 占用系统 资源少 ， 形参数易 于调节． 波 最后
（ 一 （ｚ ｚ（ ） ７ ）＊． ） （） １
如果输入信号是单位 冲激序列 （ ）输 出信号 （） ，， ｚ 就是我们所期望的冲激 响应 （） 即： ，
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收 稿 日期 ： ０ ９—０ —２ ２０ ７ １
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作者简介 ： 陈子为（ ９８一 ， ， １ ７ ） 男 硕士 ， 讲师 ， ｍａ ：ｚ Ｅ ｉ ｃｗ＠ｃｉ ｅｕ ｃ ｌ ｕｔ ｄ ． ａ ．
用 数字 电路 和微处 理器 构成 的数 字式 ＡＷＧ． 种发 生器 不仅 能 克服模 拟 电路 发 生器 的不 足 ， 且具 有 这 而
体 积小 ， 度高 和使用 方便 等优点 ． 精 目前 数字式 ＡＷＧ产 生任 意波 形 的方 法 主 要有 ３种 ： 表 法 、 数 展 开法 ［ 和直 接 数 字 频 率 合成 查 级 ２ ］ Ｄ （ｉ ｃ ｉｉ ｌ ｙ ｔｅｉｎ ）引 查 表法 是通过 降 低 运算 精 度来 提 高 运算 速 度 ， ＤＳｄｒ ｔ ｇｔ ｎｈ ｓ ｉｇ ｃ． ｅ ｄ ａｓ ｚ 其精 度 要 求 越 高 ， 占 用 的存 储单 元也越 大 ， 因此这 种方法 仅适用 于对 精度 要求不 是很 高 的场合 ； 级数 展开 法 占用 的存 储 单元 很少 ， 而且精 度高 ， 但如 果要生 成一 个任 意的离 散时 间 因果 周期 信 号 ， 别是 那 些 无法 用 解 析形 式 具体 特 表达 的信号 ， 级数 展开法 仍很难 实现 ； 查表 法 一 样 ， Ｄ 与 Ｄ Ｓ方 法 需要 一 个 波 形 存储 器 ， 占用 的存储 单 元 也较 大． 为此 ， 出了一种 基 于改进 的数字振 荡器 算法 和 Ｄ Ｐ的任 意波形 发生 器． 提 Ｓ
１ 利用 数 字 振 荡器 产 生任 意 波 形 的 实现 原 理
对一 个离散 时 间序 列 ｚ 进行 处理并 产生 另一 离散 时 间序列 （ ） （） 的离 散 时间 系统 被称 为 数字 滤
波 器． 字滤波器 的极 点必 须配置 在单位 圆的 内部 ， 数 以保证 它 们 的稳 定 性 和 暂态 过程 的尽 快 衰减 ． 果 如 把极 点配 置在单 位 圆的圆周 上 ， 么滤波 器就会 产生 持续 的 固定 频率 的振 荡 ， 字滤 波器 就变 成 了数 字 那 数
第 １ 期
陈子 为 ： 基于数字振 荡器算法 的任意波形 发生器设计
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由（） 可 以看 出 ， ２式 只要 已知 系统 的 冲激 响应 （ ）就 可方 便 地 实 现数 字 滤 波器 ， 咒， 因为 卷 积和 中只 用 到 了加 、 和延 时这 几种 软 、 乘 硬件 的基 本 操作 （ 时 可利 用寄 存器 操作 实 现 ） ． 延 Ⅲ 数 字信 号处 理本 质 上 是 离散 时 间信 号处 理 ， 故无 论 用 计算 机 软 件 、 编程 Ｄ Ｐ芯片 或 专用 的超 大 可 Ｓ 规 模集 成 电路来 实 现数 字 滤波 器 ， 了满 足实 时处 理 的要求 ， 为 首先 必须 确定 一个 离 散时 间 网络结 构 以描