CN104917494A - 一种函数信号发生器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种函数信号发生器，包括相位累加器，用于根据用户输入的频率控制字在第一时钟作用下进行相位累加；波形查询表，用于存储波形数据并根据波形查询表地址输出相应的波形数据；数模转换器，用于在第一时钟作用下将波形数据转换为波形信号；低通滤波器，用于对波形信号滤除毛刺噪声并输出；还包括时钟转化模块，用于根据相位累加器产生可调的虚拟采样时钟，并在虚拟采样时钟作用下产生所述波形查询表地址。在本申请的具体实施方式中，由于包括时钟转化模块，可通过相位累加器产生可调的虚拟采样时钟，并在虚拟采样时钟作用下产生波形查询表地址。本申请通过可编程逻辑器件改变函数信号发生器采样率，无需使用时钟发生芯片。

Description

一种函数信号发生器

技术领域

本申请涉及电子仪器，尤其涉及一种函数信号发生器。

背景技术

如图1所示，现有的函数信号发生器包括相位累加器、相位寄存器、波形查询表、数模转换器和低通滤波器。相位累加器用于根据用户输入的频率控制字在第一时钟作用下进行相位累加，并将累加结果发送给相位寄存器；相位寄存器，用于在第一时钟作用下根据累加结果，获得波形查询表地址；波形查询表，用于根据波形查询表地址输出相应的波形数据。

目前具有可变采样率的函数信号发生器，大多数使用时钟发生芯片，通过配置时钟芯片来改变采样率。

发明内容

本申请要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种函数信号发生器。

本申请要解决的技术问题通过以下技术方案加以解决：

一种函数信号发生器，包括相位累加器、波形查询表、数模转换器和低通滤波器；

所述相位累加器，用于根据用户输入的频率控制字在第一时钟作用下进行相位累加；

所述波形查询表，用于存储波形数据并根据波形查询表地址输出相应的波形数据；

所述数模转换器，用于在所述第一时钟作用下将所述波形数据转换为波形信号；

所述低通滤波器，用于对所述波形信号滤除毛刺噪声并输出；

还包括时钟转化模块，用于通过可编程逻辑器件使所述相位累加器产生可调的虚拟采样时钟，并在所述虚拟采样时钟作用下产生所述波形查询表地址。

上述函数信号发生器，所述波形查询表地址在所述虚拟采样时钟作用下获取，使所述波形查询表数据逐一输出。

上述函数信号发生器，所述波形查询表地址具体通过累加1的方式获取。

上述函数信号发生器，所述相位累加器累加到最大值时，产生所述虚拟采样时钟的使能信号，所述虚拟采样时钟的大小根据所述频率控制字、相位累加器宽度和所述第一时钟进行设计。

上述函数信号发生器，所述虚拟采样时钟的计算公式为：

$F_{\mathrm{var}}=\frac{\mathrm{FTW}}{2^N}\×F_s$

其中，F_var为虚拟采样时钟，FTW为频率控制字,N为相位累加器宽度，Fs为第一时钟。

上述函数信号发生器，所述函数信号发生器的输出信号频率的计算公式为：

$F_{\mathrm{out}}=\frac{\mathrm{FTE}}{2^N}\×\frac{F_s}{L}$

其中，F_out为输出信号频率，L为波形表长度。

上述函数信号发生器的虚拟采样时钟分辨率的计算公式为：

$F_0=\frac{F_s}{2^N}$

其中，F₀为虚拟采样时钟分辨率。

由于采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

⑴在本申请的具体实施方式中，由于包括时钟转化模块，可通过相位累加器产生可调的虚拟采样时钟，并在虚拟采样时钟作用下产生波形查询表地址。本申请通过可编程逻辑器件改变函数信号发生器采样率，无需使用时钟发生芯片，可移植性高，成本低。

⑵在本申请的具体实施方式中，由于波形查询表地址在虚拟采样时钟作用下获取，波形查询表地址具体通过累加1的方式获取，使波形查询表数据逐一输出，无重复或跳过波形表数据，输出任意波形时不失真。

⑶在本申请的具体实施方式中，由于虚拟采样时钟分辨率为第一时钟与2^N的比值，N为相位累加器宽度，可通过调整N使虚拟采样时钟分辨率的值很小。

附图说明

图1为现有函数信号发生器的功能模块示意图；

图2为本申请函数信号发生器在一种实施方式中的功能模块示意图；

图3为本申请相位累加器累加结果与虚拟采样时钟配合关系示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

如图2所示，本申请的函数信号发生器，其一种实施方式，包括相位累加器、时钟转化模块、波形查询表、数模转换器和低通滤波器。相位累加器，用于根据用户输入的频率控制字在第一时钟作用下进行相位累加。时钟转化模块，用于通过可编程逻辑器件使相位累加器产生可调的虚拟采样时钟，并在虚拟采样时钟作用下产生波形查询表地址。波形查询表，用于存储波形数据并根据波形查询表地址输出相应的波形数据。数模转换器，用于在第一时钟作用下将波形数据转换为波形信号。低通滤波器，用于将波形信号滤除毛刺噪声后输出。在一种实施方式中，本申请的第一时钟可以是系统时钟，函数信号发生器的各部分均可通过可编程逻辑器件加以实现。

波形查询表地址在虚拟采样时钟作用下获取，使波形查询表数据逐一输出。波形查询表地址具体可通过累加1的方式获取。波形查询表的初始地址可以由用户预置。波形查询表地址也可通过累加其他数字的方式获取，只要使使波形查询表数据逐一输出即可。

如图3所示，相位累加器累加到最大值时，产生虚拟采样时钟的使能信号，虚拟采样时钟的大小根据频率控制字、相位累加器宽度和第一时钟进行设计。相位累加器的瞬时值，由0到2^N-1,数字量表示，每当累加器大于最大值2^N-1时，累加器就会产生溢出信号，也就是产生了可调采样时钟F_var使能信号，之后重累加器再继续累加。在一种实施方式中，虚拟采样时钟的计算公式为：

$F_{\mathrm{var}}=\frac{\mathrm{FTW}}{2^N}\×F_s$

其中，F_var为虚拟采样时钟，FTW为频率控制字,N为相位累加器宽度，Fs为第一时钟。

函数信号发生器的输出信号频率的计算公式为：

$F_{\mathrm{out}}=\frac{\mathrm{FTE}}{2^N}\×\frac{F_s}{L}$

其中，F_out为函数信号发生器输出端的输出信号频率，FTW为频率控制字,N为相位累加器宽度，Fs为第一时钟，L为波形表长度。

函数信号发生器的虚拟采样时钟分辨率的计算公式为：

$F_0=\frac{F_s}{2^N}$

其中，F₀为虚拟采样时钟分辨率，Fs为第一时钟，N为相位累加器宽度。

在一种实施方式中，本申请的函数信号发生器具体可通过可编程逻辑器件为载体加以实现。

如相位累加器位宽4bit，FTW为3，那么如果波形表长度L为4，那么输出的频率如果Fs为100MHz，那么F_out＝4.6875MHz。

当相位累加器位宽N为4bit时，虚拟采样时钟分辨率而当N为48bit时，虚拟采样时钟分辨率即本申请可以在波形表长度固定的情况下输出大范围频率的信号，而且虚拟采样时钟分辨率可以很小。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种函数信号发生器，包括相位累加器、波形查询表、数模转换器和低通滤波器；

所述相位累加器，用于根据用户输入的频率控制字在第一时钟作用下进行相位累加；

所述波形查询表，用于存储波形数据并根据波形查询表地址输出相应的波形数据；

所述数模转换器，用于在所述第一时钟作用下将所述波形数据转换为波形信号；

所述低通滤波器，用于对所述波形信号滤除毛刺噪声并输出；

其特征在于，还包括时钟转化模块，用于通过可编程逻辑器件使所述相位累加器产生可调的虚拟采样时钟，并在所述虚拟采样时钟作用下产生所述波形查询表地址。

2.如权利要求1所述的函数信号发生器，其特征在于，所述波形查询表地址在所述虚拟采样时钟作用下获取，使所述波形查询表数据逐一输出。

3.如权利要求2所述的函数信号发生器，其特征在于，所述波形查询表地址具体通过累加1的方式获取。

4.如权利要求1所述的函数信号发生器，其特征在于，所述相位累加器累加到最大值时，产生所述虚拟采样时钟的使能信号，所述虚拟采样时钟的大小根据所述频率控制字、相位累加器宽度和所述第一时钟进行设计。

5.如权利要求4所述的函数信号发生器，其特征在于，所述虚拟采样时钟的计算公式为：

$F_{\mathrm{var}}=\frac{\mathrm{FTW}}{2^N}\×F_s$

其中，F_var为虚拟采样时钟，FTW为频率控制字,N为相位累加器宽度，Fs为第一时钟。

6.如权利要求5所述的函数信号发生器，其特征在于，所述函数信号发生器的输出信号频率的计算公式为：

$F_{\mathrm{out}}=\frac{\mathrm{FTW}}{2^N}\×\frac{F_s}{L}$

其中，F_out为输出信号频率，L为波形表长度。

7.如权利要求5所述的函数信号发生器，其特征在于，所述函数信号发生器的虚拟采样时钟分辨率的计算公式为：

$F_0=\frac{F_s}{2^N}$

其中，F₀为虚拟采样时钟分辨率。