基于数字频率合成技术的高速任意波形发生器的

高时钟频率为100 MHz，所以D/A转换器选择速率为125百万次/秒的AD975。根据采样定律输出信号的基波频率将低于所用的参考时钟频率的一半，在本方案中采样时钟最高频率为100 MHz，一个任意波形最少可由4个点构成，并且每个时钟周期读取两个波形数据，因此所输出的任意波形信号的最高频率为50 MHz。上述电路中，15位同步二进制地址计数器、24位锁存器、12位奇偶数据选择电路及相关控制电路也可由高速CPLD实现。

　　1.3 滤波器设计

　　经过D/A转换后的信号通常含有较多的时钟成分及较为陡峭的跃变边缘，为了减少输出波形的抖动、抑制高次谐波，在任意波形发生器的设计中选择有效的滤波器就显得非常重要，高速任意波形发生器即能输出正弦波，又可输出三角波、锯齿波、脉冲波以及任意波型，因此要根据不同频段和波形来选择不同性能的滤波器，椭圆(Elliptic)滤波器具有陡峭的过渡特性，适合用作正弦波的输出滤波器，三角波、锯齿波和任意波具有丰富的频谱，因此要求滤波器在通带范围内具有良好的幅频特性，以保证信号通过滤波器后即不产生失真，又能滤去杂散信号。椭圆滤波器对正弦波以外的其他波形会产生剧烈的振铃，而具有线形相位的高斯(Gaussian)滤波器可以满足这些要求，在本方案中由于任意波形发生器的采样时钟可变，因此它的低通滤波器的截止频率也必须变化，否则在有些频段就不起滤波作用，或者是在高频段有用信号会被衰减，为此本设计方案中采用截止频率为25 MHz、50 MHz的七阶椭圆滤波器以及截止频率为20 MHz高斯滤波器，由单片机根据不同情况编程选择。图5给出了截止频率为50 MHz的七阶椭圆滤波器以及截止频率为20 MHz高斯滤波器的电路。

　　1.4 GPIB接口设计

　　尽管目前在智能仪器中有许多新的接口标准，比如USB、LAN等，但是GPIB(General Purpose Interface Bus)接口仍然是业界公认的智能仪器标准接口，在本方案中采用GPIB接口由PC机向任意波形发生器下载数据，并可通过GPIB总线远程控制任意波形发生器，GPIB接口电路由采用NI公司的NAT7210 GPIB专用集成电路和TI公司生产的GPIB总线驱动器SN75160以及SN75162构成，NAT7210输出的是标准的GPIB格式数据，符合IEEE488.2标准，GPIB总线驱动器的作用是增强接口的驱动能力。NAT7210与SN75160、SN75161以及单片机之间的连接方法参见文献。

　　2 高速任意波形发生器的软件设计

　　高速任意波形发生器的软件包括PC机部分的波形编辑及下载软件以及仪器内部的单片机控制软件两部分，波形编辑及下载软件具备各种任意波形编辑能力，例如直线编辑方式、曲线编辑方式、公式编辑方式、调制波形编辑方式。波形编辑及下载软件能够通过GPIB接口与任意波形发生器通信完成任意波形数据的下载及仪器的远程监控。仪器内部的单片机控制软件结构采用经典的主程序循环和中断服务模式，其流程图如图6所示。仪器加电后，首先进行自检和软、硬件的初始化，再进入主程序的循环，主程序的循环是等待中断处理的过程，它依据中断请求判断中断源，开中断并转向相应的中断处理子程序，完成对应操作或硬件控制。

　　3 结束语

　　经过对完成的任意波形发生器样机进行测试，采用该方案的任意波形发生器能够输出低至10 MHz、高达50 MHz的任意波形，输出波形稳定，无波形数据丢失现象，通过PC机上的波形编辑软件，能够产生种类丰富的任意波形，可广泛应用在国防、科研、教育及工业生产等各个领域。