DDS相關(guān)任意波形發(fā)生器的實現(xiàn)方案

4. 3 誤差與雜散分析

除了工作環(huán)境與電源噪聲等問題是影響到頻譜純凈度的因素外， 還有以下主要原因：

( 1) 相位截斷產(chǎn)生雜散信號。硬件上無法滿足20 位的數(shù)據(jù)儲存， 設(shè)計中均采用了高位截斷的方法， 只取用累加器輸出的高幾位用于查表， 低位舍去。必然會造成誤差從而影響最終的輸出信號頻譜。正弦信號上引入了余弦分量， 造成時域上的疊加， 必然表現(xiàn)為頻域上的雜散。

( 2) D/ A 轉(zhuǎn)換器非線性引起的雜散分量。理想DAC 對DDS 的影響只表現(xiàn)在對信號頻譜的幅度和相位產(chǎn)生改變， 輸出上體現(xiàn)出滾降特性， 并不引入其它的頻率成分， 而非理想的DAC 的非線性、瞬間毛刺等非理想的轉(zhuǎn)換特性在輸出頻譜中產(chǎn)生了雜散。

( 3) 幅度量化產(chǎn)生的雜散。正弦查表內(nèi)存儲的波形碼事一個模擬信號被均勻量化后的值。存儲器的容量有限， 不可能以無限二進(jìn)制數(shù)來記錄正弦值， 因此出現(xiàn)幅度量化誤差。

減小DDS 輸出電壓中的雜散及噪聲的方法， 除了選用性能優(yōu)良、工藝精湛的D/ A 轉(zhuǎn)換器， 提高位數(shù)與幅度量化字長外， 還可以通過設(shè)計良好的低通濾波器， 以濾除各種雜散及帶外噪聲， 也可選用DDS+ PLL 頻率合成技術(shù), 以及數(shù)據(jù)壓縮法， 最高壓縮比可達(dá)128 1。另外可以在產(chǎn)生的相位字序列上加入高頻抖動( Dither) , 因為相位截位誤差成周期分布， 這將導(dǎo)致在某些頻率處產(chǎn)生較大的毛刺， 使DDS 產(chǎn)生的頻譜無雜波動態(tài)范圍減小。通過在相位上加入抖動， 能夠破壞相位誤差中較明顯的周期性分布， 從而使得毛刺的幅值得到減小， 增大了輸出正余弦波的無雜波動態(tài)范圍 。

還可以采用相位誤差反饋結(jié)構(gòu)， 在SCMF( 相位累加器和正余弦函數(shù)生成器) 前加入一個二階FIR 濾波器( Finite Impulse Response, 有限沖擊響應(yīng)) 來濾除輸出頻率附近的相位誤差。

5 結(jié) 語

任意波形發(fā)生器的設(shè)計是全國電子設(shè)計大賽中經(jīng)典的選題之一， 任意波形發(fā)生器的設(shè)計不僅有廣泛的實踐應(yīng)用空間， 并且對于電子科的學(xué)生動手能力的提高及學(xué)科知識的融會貫通同樣具有極大的指導(dǎo)價值。本文尋求功能強大、操作便捷、輸出參數(shù)穩(wěn)定的設(shè)計效果， 并主要偏重基礎(chǔ)， 使之更符合教科書的典型教學(xué)條件， 并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量， 分析原因。關(guān)于波形發(fā)生器的設(shè)計， 仍有許多可以設(shè)計擴(kuò)展的功能， 雜散的削弱仍有較多的方法值得探究。