原创 技术大比拼 - 生成任意波形的技术 PxP vs. DDS

 从理论上说，生成任意波形的最简单的方法是在存储器中存储波形点，然后接连读出这些点，并通过数模转化器输出。读完最后一个点后，发生器会重新跳回第一个点，开始下一个周期。这有时称为“每时钟点”（PPC）生成法。这种方法适合几乎任何长度的波形，而且在每个波形周期，每个点都表达得很确切。这种方法好像是生成任意波形的最直观的方法，但是却有两大缺陷。首先，如果更改波形频率或采样率，时钟频率也必须更改，拥有一个良好的变频时钟会增加成本和仪器的复杂程度。其次，数模转换器的步进式输出不适用于大多数应用，因此需要进行复杂的模拟滤波，来获得平稳的步进输出。由于复杂程度和成本问题，该技术只用于高端波形发生器。

 DDS 使用固定的频率时钟和一个或两个滤波器，因此要比 PPC 方法简单和便宜得多。DDS 采用相位累加器在每个时钟周期向输出添加增量，而且累加器的输出显示波形的相位。输出频率与增量成正比，即使将时钟频率固定，也很容易更改频率。累加器的输出经过某类查阅表后，通常会从相位输出转换幅度输出。由于 DDS 不会使用波形存储器中的每个点，所以会生成一个非常接近实际情况的输出。但是，由于是近似输出，因此波形数据在某种程度上会发生改变。DDS 可能会以不可预知的方式跳过和/或重复波形数据。在最好的情况下，这会导致附加抖动（除非波形是正弦曲线）；在最坏的情况下，这会导致严重的失真。波形的一些小特性可能会部分或全部跳过。

 33500 系列的 PxP 技术提供高端 PPC 发生器的特性和性能，并具有 DDS 的低成本和易用性。与 PPC 一样，通过逐个读出波形存储器中各个点来生成任意波形。用户的波形数据与 DDS 相比，并没有做出任何修改，因此 PxP 能够更可靠地重新生成波形。33500 系列提供多种波形滤波器以供选择－－一个用于平坦度、一个用于宽频率响应、一个用于最佳的步进响应――但是通过 PxP，滤波器阻止频率自动跟踪采样率，因此波形不会随频率的调整而更改形状。另外，PxP 不会出现困扰 DDS 发生器的抖动或波形失真。

作为 PxP 与 DDS 的实例，我使用 1000 个点生成一个脉冲波形，在脉冲上生成 7 个幅度值递减的尖峰。每个尖峰都由一个单波形点生成。我将波形加载至采用 PxP 技术的 Agilent 33522A 和采用 DDS 技术的 Agilent 33220A――与目前市场上的大多数 FG/AWG 一样采用 DDS 技术。在 3 个不同的频率上操作波形：50 KHz、100 KHz 和 200 KHz。如下图所示，在每个频率上捕获示波器信号（点击放大）。PxP 波形显示为**，DDS 波形显示为绿色。