[發明專利]一種并行架構高速三角波信號發生器的信號合成方法

有效

• 申請號: 201810939899.1
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109104169B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 劉科;黃磊;肖寅東;付在明;郭廣坤;趙文浩;田書林;王厚軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03K4/08
• 分類號: H03K4/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種并行架構高速三角波信號發生器的信號合成方法，通過m個三角波數據合成器并行架構，在數據時鐘的邊沿，m路三角波數據合成器同時生成m路波形數據，并將m路數據進行時域插值，插值時鐘頻率是數據時鐘頻率的m倍，DAC將插值后的波形數據轉換為模擬三角波信號，最終實現高速三角波信號的產生。該方法不僅能突破三角波數據合成單元工作速度的限制，還通過提高采樣率實現了更高的輸出信號。因此，具有非常好的擴展性和靈活性，能夠適應當今社會對高速三角波信號的需求。

技術領域

本發明屬于三角波信號合成技術領域，更為具體地講，涉及一種并行架構高速三角波信號發生器的信號合成方法。

背景技術

三角波信號是一種常見的函數波形信號，可用來校準示波器的觸發電平、驗證模數轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)性能等。

三角波信號可通過數字積分法來實現，主要由時鐘發生器、三角波數據合成單元、數模轉換器(Digital to Analog Converter，DAC)三部分組成，其結構圖如圖1所示。時鐘發生器產生采樣時鐘信號CLK，送到三角波數據合成單元和DAC；在每一個采樣時鐘信號CLK的邊沿(可以為上升沿、下降沿或雙沿)，三角波數據合成單元產生當前時刻所對應的三角波數據。在三角波的上升沿部分，當前樣點的幅度值可由前一個樣點的幅度值加上上升沿步進α得到；在三角波的下降沿，當前樣點的幅度值可由前一個樣點的幅度值減去下降沿步進β得到，其原理如圖2所示。DAC完成數字波形到模擬波形的轉換，輸出用戶需要的三角波信號。

三角波樣點的幅度值可表示為：

其中，y[n]表示當前樣點的幅度值，N_r表示三角波上升沿點數，N_s表示三角波點數，n表示離散信號的自變量且為整數。

三角波頂點的幅度值可表示為：

y[N_r]＝2^N-1＝(N_s-N_r)·β＝N_r·α

其中，N表示DAC的位寬。

三角波上升沿點數N_r和三角波點數N_s之間的關系可表示為：

其中，t_r表示三角波的上升沿時間。

三角波信號的輸出頻率f_o，采樣頻率f_s和三角波點數N_s之間的關系可表示為：

從公式可知，輸出頻率的大小與采樣頻率成正比，與波形點數成反比，為實現更高的輸出頻率，需要提高采樣頻率或減少波形點數。但輸出波形的質量與波形點數成正比，波形點數越多，則輸出波形的質量越高。因此，提高采樣頻率是實現更高輸出頻率的有效手段，但受到三角波數據合成單元(由計數器、比較器、加減法器等構成)工作速度的限制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種并行架構高速三角波信號發生器的信號合成方法，基于三角波信號發生器的并行結構來實現高速三角波數據合成，從而產生上升沿時間可調的高速三角波信號。

為實現上述發明目的，本發明一種并行架構高速三角波信號發生器的信號合成方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、通過控制器設置輸出頻率f_o，再結合時鐘發生器的采樣頻率f_s，確定三角波點數N_s；