User Manual

3. Funktionsbeschreibung
3.1. Blockdiagramm
3.2. DDS-Funktionsprinzip
* Herkömmliche Signalgeneratoren verwenden zur Erzeugung eines Spannungssignals verschiedene
elektronische Oszillatorschaltungen. Die damit erreichbare Frequenzgenauigkeit und Frequenzstabilität ist
nicht hoch genug. Darüber hinaus ist die Technik sehr komplex, die Auflösung gering, die
Frequenzeinstellung unbequem, und die Steuerung durch einen PC schwierig. Die direkte Digitalsynthese
(DDS) ist ein neuartiges Verfahren zur Signalerzeugung ohne Oszillatorkomponenten, das mit Hilfe einer
digitalen Synthese einen Datenstrom erzeugt, aus dem über einen DA-Wandler ein vorher einstellbares
Analogsignal erzeugt wird.
* Zur Erzeugung eines Sinussignals wird zunächst die Funktion y = sinx gequantelt, dann x als Adresse und
y als gequantelte Daten im Signalformspeicher gespeichert. DDS nutzt die Phasenadditionstechnik zur
Ansteuerung des Signalformspeichers. Bei jedem Taktimpuls wird das Phasenergebnis des
Phasenspeichers inkrementiert, so dass die Ausgangsfrequenz analog zur Phasenerhöhung erhöht wird.
Gemäß der Adresse des Phasenspeichers werden die gequantelten Daten aus dem Signalspeicher
entnommen und über DA-Wandler und Operationsverstärker in eine analoge Spannung umgewandelt. Da
die Signalformdaten kontinuierlich abgetastet werden, gibt der DDS-Generator ein getrepptes Sinussignal
aus. Die damit einhergehenden harmonischen Oberwellen werden mit einem Tiefpass gefiltert, um ein
glattes Sinussignal zu erzielen. Die Verwendung einer hochgenauen Referenzspannung in dem DA-
Wandler ermöglicht die Ausgabe eines sehr genauen und stabilen Signals.
* Die Amplitudensteuerung besteht aus einem DA-Wandler. Auf Grundlage des vom Bediener
voreingestellten Amplitudenwerts erzeugt dieser eine entsprechende Analogspannung, die mit dem
Ausgangssignal multipliziert wird und so die Einhaltung des voreingestellten Werts für die Amplitude des
Ausgangssignals garantiert. Die Offsetsteuerung besteht aus einem DA-Wandler. Auf Grundlage des vom
Bediener voreingestellten Offsetwerts erzeugt dieser eine entsprechende Analogspannung, die mit dem
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Micro-
controller
MCU
Digital
synthesis
FPGA
Digital-analog
converter D/A
Amplitude
control
Offset control
Clock
20MHz
Keyboard,
display,
adjusting knob
Voltage
amplification
Power
amplification
Attenuator
20dB+40dB
SYNC output
Main output
Output
protection
Lowpass filter
Data storage
FLASH
Programmable
interface
USB
Power