01 波形发生器

一、AD9833

AD9833是一款AnalogDevices公司提供的数字信号可编程信号发生器芯片。它一般配有外置的主时钟信号，每次时钟信号将将内部28位的相位累加器递增一个相位数值。该相位数值由芯片SPI串口被外部的MCU设置。

相位累加器的高12位选择内部4096个ROM存储器所存储的正弦波信号采样数据，然后送到后面的10BIT的DAC，最终产生所合成的信号。
虽说AD9833能够在外部25MHz的主时钟的驱动下，最高产生12.5MHz的波形，但所产生的正弦波形的失真就很严重了。
GM1681656865_1280_800.MPG|_-6

▲ 图1.1.1 AD9833 原理图

▲ 图1.1.1 AD9833 原理图

例如，如果25Mhz采样的递增相位是2π/5，那么每经过物次采样就加成一个周期的正弦波输出，所以输出的正弦波的频率是25Mhz的五分之一，即5MHz。由于每个周期的正弦波只使用五个采样点表示，所以输出的波形在时间轴上的量化误差比较大，波形失真比较严重。下图是通过示波器采集到的AD9833输出5Mhz的时候信号的波形。
GM1681657066_1280_800.MPG|_-1

二、高次谐波

上述失真正弦波形的频谱，包含了很多高次谐波，通过频谱仪DSA815采集显示它的频谱如下图所示。频谱中除了5MHz的基频信号之外，还有20MHz，30MHz， 45MHz谐波信号。没有10MHz,15MHz,35MHz的频谱。进一步观察可以看到，这个合成的信号波形中的频谱只有 25 MHz 的整数倍数加减 5 MHz。即序列 5， 20， 30， 45， 55， 70， 80 等等。
GM1681657283_1280_800.MPG|_-2
之所以会产生这种特殊分布的谐波，究其原因还是在于信号采样的结果。芯片内部实际上是利用 25 MHz 的速率完成对 5 MHz 波形的采样，然后再进行 DA输出，因此其中就包含有 5MHz信号频谱被搬移到 25MHz 整数倍数对应的位置。进而只包含有 25MHz的整数倍数再加减5MHz的谐波。随着合成频率的提高，对应的波形失真更大。
GM1681657579_1280_800.MPG|_-4
▲ 图1.2.1 不同采样率下合成的波形信号