分析这些设计方案，尽管有成本低、实用等优点，但也存在一些不足：（1）由于常用EPROM和非易失性存储器的数据存取时间大多在60ns以上，所以不能产生频率较高的波形；频率上限值只有几十千赫兹。这是多年来任意波形发生器的设计未能突破的“瓶颈”，因此实际应用范围受到一定限制；（2）要实现波形类型可选、参数可控、系统带几种常规波形，则硬件结构复杂，设计难度大；（3）波形数据的写入需要另外的技术，写入过程也不方便，因此不能快速响应不常见的波形；（4）设置幅值、频率、选择波形等操作不够直接和方便。

　　随着计算机技术的发展，将数字波形合成技术应用于设计以PC机软硬件系统为平台、带有虚拟仪器概念的任意波形发生器已有可能且很有必要。本文设计的任意波形发生器有以下特点：采用高速静态双端口RAM取代传统设计方法中的EPROM和非易失性存储器，结合计算机的分析、计算和对硬件电路控制的能力，配以高速D/A，完成任意波形的产生。由于双口RAM的采用，大大简化了任意波形发生器设计中用来对波形数据读写存储器的两套寻址和控制电路，降低了系统结构的复杂性。设计中采用常用数字电路和通用软件平台，可靠性高、人机界面友好、性能好、成本低。

　　性能指标（1）频率：调节范围0101Hz～12MHz（20点）（2）幅度：调节范围±10V调节细度：80mV（3）垂直分辨率：8位（4）频率稳定度：0101%/min（5）非线性失真度：<2%采用ISA总线接口，带多种常规波形，能接受用户文本输入函数式表示的任意波形，频率、幅度等参数可控，波形产生后能脱机工作。

　　幅值调节电路假定要求该仪器系统产生一个任意周期波形函数F（x），其频率为fout，可先对F（x）进行幅值归一化处理，使其成为幅值为1的函数f（x），在一个周期（1/fout）内按等距满幅值为256采样m个点，然后进行离散化函数求值D（i）=256f（2π×i/m）再将D（i）按一定的方式取整，得到Dint（i）=INT<256f（2π×i/m）>若将这m个波形数据从双端口RAM的一个端口依次送入它的连续m个存储单元，在另一个端口用一个高速2～256可编程任意进制计数器（设为m进制）组成的地址发生器循环依次扫描这m个地址单元，读出的数据送入MDAC，再经滤波放大，则产生了该波形。

　　实验表明，一个周期内由20个采样点构成的还原信号是相当光滑的。设计中按采样点数m尽量多（不少于20）取用是一个基本的原则，也达到了低通信号采样定理的要求。

　　晶振及分频选频电路选用24MHz有源晶体振荡器输出的高稳定度的脉冲信号，经分频电路逐级分频为24种频率的脉冲信号，经数据选择器选用其中的一种。PC机根据所需产生的波形参数计算出合适的地址发生器驱动时钟，经由ISA总线向分频选择端口发送二进制编码至锁存器选取这一时钟频率，产生驱动高速地址发生器的时钟信号。

　　地址发生器电路地址发生器电路是由两片4位二进制同步计数器74F161组成的片间快速进位的二进制计数器。为了实现任意波形的算法，将它设计成2～256可编程任意进制计数器。

　　波形数据存取电路IDT7130LA35P为1024×8的高性能静态双端口RAM，具有两组独立的数据、地址和控制线，每个端口独立操作，都可以独立地读写同一存储体中的任意单元。PC机可以通过上端口完成波形数据的写入，通过右端口读出电路（高速地址发生器电路）可将存储好的波形数据经地址扫描读出，送至高速D/A转换器。由于软件设计中总是先写完波形数据再发送指令启动地址发生器扫描，不会出现读和写同一单元的问题，因此勿需设计硬件仲裁电路。

　　数字调幅电路如图3所示，通过幅值设置端口的锁存器，可以设定精密运放OP-07输出电压的大小，由于它提供截止频率为2MHz的四阶巴特沃斯低通滤波器DAC0800的参考电压，这样就实现了波形幅值的程控。输出电压范围为±10V，故幅值调节细度为：20V÷28=01078125V≈80mV。接口及控制电路接口及控制电路由总线驱动器、地址译码电路和锁存器组成。地址译码电路产生6个连续的端口地址，它们的作用依次为：双口RAM写入端口地址；设置高速地址发生器端口（需锁存器）；2个设置分频选择端口（控制选频电路和滤波器选择模拟开关，需锁存器）；软件复位端口；幅值设置端口（需锁存器）。滤波器组电路采用一片高速运放AD827（双运放）设计了一个四阶巴特沃斯低通滤波器，为保证频率量程范围内的增益特性满足要求，截止频率设计为2MHz，如图4。设计中还选用了一片集成低通滤波器TLC04/14，通过设置分频选择端口的一个二进制位设置模拟开关的状态，选择一种低通滤波器工作，实现了频率量程范围内的分段滤波。

　　软件设计VC++具有高效的编译效率，对底层端口操作方便、编程方法灵活。本虚拟仪器式任意波形发生器的研制，选用了VC++510作为开发平台。系统实现的软件流程如5。

　　结束本文介绍的虚拟仪器式任意波形发生器，运用了数字波形合成技术和日益成熟的计算机技术，使得该系统输出精度高、稳定性好、易操作、成本低。经实际应用，取得了满意的效果。

　　【中国粮油仪器在线】部分信息来自互联网，力求安全及时、准确无误，目的在于传递更多信息，并不代表本网对其观点赞同或对其真实性负责。