[发明专利]一种高速任意波形产生电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种高速任意波形产生电路，适用于电源领域。

背景技术

信号源是能按照用户需求产生各种规则的或非规则的信号，同时能对信号的幅度、相位、频率等指标进行调节的设备，是电子及测量领域中常用的设备，常用来模拟各种信号，或用于恢复现场采集的信号。

虽然信号源有各种术语和名称，但在各类信号源产品中，更多的是采用函数和波形发生器这一名称。信号发生器通常能产生低频到几GHz的高保真的正弦信号，并且能提供衰减、调制和扫频等各种功能。而函数发生器则是一个较低频率范围的仪器，能够提供正弦、方波、脉冲、三角波和锯齿波等波形的信号源。函数发生器提供这些标准功能，输出信号频率从直流到几MHz，而通常输出电压范围较大。而任意波形发生器则是一个高度灵活的信号源，能根据内部的数字存储器内建数据逐点产生任意波形，重构波形通常使用时钟频率范围为几GHz的数模转换器(DAC)转换为模拟波形。任意波形发生器还可以使用内部算法产生标准信号来代替传统的函数信号发生器。由于任意波形发生器的灵活性和高度可扩展性，在现代需求较高的应用中逐渐受到越来越多的关注，而国内外也都致力于提高任意波形发生器的性能指标。

随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路的发展，电子设备都逐渐转向数字化。信号源作为测试系统的关键设备也从以前的模拟分立元件实现转为数字化系统，而对此贡献最大的则是数字频率合成技术。数字频率合成技术是1971年提出的，在进几十年得到了快速发展，特别是在信号源应用领域应用越来越广泛。DDS技术以高频率分辨率、快速的转换时间、无相位跳变、切换速度快等特点逐步取代了传统的锁相环频率合成等技术，成为当今主流的信号合成技术。

任意波形包括逐点对用户定义的波形合成，这为用户自己创建仪器中没有的波形提供了无限的灵活性。用户将波形数据下载到仪器内部的存储器中，编程确定波形大小和DAC时钟速率。DAC时钟速率确定了每个数据点从数字信号转换为模拟信号之间的时间间隔，波形大小控制用户定义的任意波形的总持续时间。

随着电子设备变得越来越复杂，需要更复杂的信号刺激。现代波形发生器是非常强大，但对用户来说使用的复杂性也大大增加。任意波形发生器这一在大多数测试系统中使用的仪器是一种非常强大的信号合成工具，但很多用户只能使用任意波形发生器强大功能中的一小部分，因此如何加强任意波形发生器的易用性以及明确任意波形发生器的技术指标也是目前所面临的问题。

发明内容

本发明提供一种高速任意波形产生电路，电路结构紧凑，体积小，采样速率可达1Gsps，垂直分辨率14bit，工作稳定，适应性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是。

高速任意波形产生电路由时钟电路、DAC电路、AD9739同步电路、DAC变压器耦合电路、DAC放大器输出电路组成。

所述时钟电路共有两路DAC，每路DAC均工作在>=1GSPS的转换速率下，系统采用ADF4350作为系统时钟源，再通过专用时钟扇出芯片ADCLK946实现多路时钟信号输出，同时驱动两路DAC。 ADF4350与ADCLK946采用交流耦合方式连接，在ADCLK946输入端将VT和VREF信号通过一个电容连接到地实现100欧的差分端接ADF4350的一对差分输出直接用过隔直电容耦合到输入端。 AD9739时钟电路接口可通过具有快速压摆率的LUPECL或CML驱动器实现优良的抖动性能，AD9739时钟输入端还能够通过调整共模电压以及时钟偏移实现性能优化。差分端接有利于隔离直流电平，这在采用不同电压的供电系统中非常重要。由于LUPECL输出是高电平，因此在输出端需要采用下拉电阻将输出信号拉低以产生低电平信号。ADCLK946与AD9739之间时钟信号线采用100欧差分带状线设计，这样减小了采用单端非耦合走线时受到的外接干扰，同时保持阻抗匹配也减小了因反射等因素对信号质量的影响。

所述AD9739同步电路中，两路DAC主时钟DAC_ CLK信号通过ADCLK946扇出实现同步，两片DAC的DCO时钟信号分别接到FPGA的FPLL时钟引脚上，直接用于DAC接口数据的产生。SYNC_ OUT信号通过SY89832U扇出芯片连接到两片DAC的SYNC_ IN输入端实现同步。