第三章 80x86尋址方式與指令系統(tǒng)

1、第8章 信號的產生,8.1 信號源概述信號源的作用和組成 信號源的分類 正弦信號源的性能指標,8.1.1 信號源在電子測量中的作用和組成,1.信號源的作用 信號源是能夠產生不同頻率、不同幅度的規(guī)則或不規(guī)則波形的信號發(fā)生器。 信號源的用途主要有以下三方面： ☆ 激勵源。 ☆ 信號仿真。 ☆ 標準信號源。,2. 信號源的組成,,8.1.2 信號源的分類,1

2、. 按頻率范圍 大致可分為六類：? 超低頻信號發(fā)生器 0.0001Hz～1000Hz；? 低頻信號發(fā)生器 1Hz～1MHz；? 視頻信號發(fā)生器 20Hz～10MHz；? 高頻信號發(fā)生器 200KHz～30MHz；? 甚高頻信號發(fā)生器 30KHz～300MHz；? 超高頻信號發(fā)生器 300MHz以上。,2. 按輸出波形,大致可分為： ? 正弦波形發(fā)生

3、器； ? 脈沖信號發(fā)生器； ? 函數信號發(fā)生器； ? 噪聲信號發(fā)生器。,3. 按照信號發(fā)生器的性能指標 可分為： ? 一般信號發(fā)生器； ? 標準信號發(fā)生器；,1.  低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器頻率范圍一般為20Hz～20KHz，故又稱音頻信號發(fā)生器,8.2 .1正弦、函數發(fā)生器,正弦信號發(fā)生器,2.  高頻信號發(fā)生器,高頻信號發(fā)生器輸

4、出頻率范圍一般在300KHz～1GHz，大多數具有調幅，調頻及脈沖調制等功能,8.2.2 脈沖信號發(fā)生器,常見的脈沖信號有矩形、鋸齒形、階梯形、鐘形和數字編碼序列等 ：,,脈沖發(fā)生器的分類（根據用途和產生脈沖的方法）：通用脈沖發(fā)生器、快速（廣譜）脈沖發(fā)生器、函數發(fā)生器、數字可編程脈沖發(fā)生器及特種脈沖發(fā)生器等。,8.2.2 通用脈沖發(fā)生器通用脈沖發(fā)生器能夠滿足一般測試的要求，能夠調節(jié)脈沖重復頻率、脈沖寬度、輸出幅度及極性等。,函數發(fā)生

5、器的性能和組成函數發(fā)生器能輸出方波，三角波，鋸齒波，正弦波等波形，具有較寬的頻率范圍（0.1Hz～幾十MHz）及較穩(wěn)定的頻率。,8.3 鎖相頻率合成信號的產生,頻率合成原理頻率的代數運算是通過倍頻、分頻及混頻技術來實現(xiàn)。,8.3.1 頻率合成的基本概念,2. 頻率合成分類及特點⑴直接頻率合成 通過頻率的混頻、倍頻和分頻等方法來產生一系列頻率信號并用窄帶濾波器選出，下圖是其實現(xiàn)原理。,優(yōu)點：頻率切換迅速，相位噪聲

6、很低。缺點：電路硬件結構復雜，體積大，價格昂貴，不便于集成化。,⑵鎖相式頻率合成 一種間接式的頻率合成技術。它利用鎖相環(huán)（PLL）把壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在基準頻率上. 優(yōu)點：易于集成化，體積小，結構簡單，功耗低，價格低等優(yōu)點。缺點：頻率切換時間相對較長，相位噪聲較大。,⑶直接數字合成（DDS） 是基于取樣技術和數字計算技術來實現(xiàn)數字合成，產生所需頻率的正弦信號 優(yōu)點：能實現(xiàn)快捷變和小步進，且集成度高，體積小缺

7、點：頻率上限較低，雜散也較大。,3. 頻率合成技術的發(fā)展 各種頻率合成方式的綜合: 直接式、間接（鎖相環(huán)）式和直接數字式頻率合成技術都有其優(yōu)缺點 ，單獨使用任何一種方法，很難滿足要求。因此可將這幾種方法綜合應用，特別是DDS與PLL的結合,可以實現(xiàn)快捷變，小步進及較高的頻率上限。,8.3.2 鎖相環(huán)（PLL）的基本概念,1. 鎖相環(huán)基本工作原理及性能 鎖相環(huán)是一個相位環(huán)負反饋控制系統(tǒng)。該環(huán)路由鑒相器（PD）、環(huán)路

8、濾波器（LPF）、電壓控制振蕩器（VCO）及基準晶體振蕩器等部分組成 。,鑒相器完成輸入與輸出信號的相位比較，其輸出反映它們之間的相位差。環(huán)路濾波器用于濾除鑒相器輸出中的高頻成分和噪聲。壓控振蕩器實現(xiàn)對輸入頻率的跟蹤，以降低輸出信號與輸入信號的相位差，從而實現(xiàn)頻率的跟蹤。,鎖相環(huán)的主要性能指標:同步帶寬 ：鎖定條件下輸入頻率所允許的最大變化范圍 捕捉帶寬 ：環(huán)路最終能夠自行進入鎖定狀態(tài)的最大允許的頻差 環(huán)路帶寬 : 鎖

9、相環(huán)的頻率特性具有低通濾波器的傳輸特性，其高頻截止頻率稱為環(huán)路帶寬。,2. 鎖相環(huán)的基本形式 ⑴倍頻式鎖相環(huán) 倍頻環(huán)實現(xiàn)對輸入頻率進行乘法運算，主要有兩種形式：諧波倍頻環(huán)和數字倍頻環(huán)。數字倍頻環(huán)在反饋回路加入數字分頻器,鎖相環(huán)路鎖定時，f0=Nfi .,⑵分頻式鎖相環(huán) 分頻環(huán)實現(xiàn)對輸入頻率的除法運算，與倍頻環(huán)相似，也有兩種基本形式。,⑶混頻式鎖相環(huán) 混頻環(huán)實現(xiàn)對頻率的加減運算,3.多環(huán)合成單元單環(huán)合成單元存在頻率點

10、數目較少，頻率分辨率不高等缺點，所以一個合成式信號源都是由多環(huán)合成單元組成,8.４ 直接數字合成技術,１ DDS組成原理直接數字合成（Direct Digital Synthesis）的基本原理是基于取樣技術和計算技術，通過數字合成來生成頻率和相位對于固定的參考頻率可調的信號。,8.４.１　直接數字合成基本原理,設取樣時鐘頻率為，正弦波每一周期由Ｎ個取樣點構成，則該正弦波的頻率為：,,,2 相位累加器原理,當改變地址計數器計數步進值（

11、即以值M來進行累加），同樣可以改變每周期采樣點數，從而實現(xiàn)輸出頻率的改變 。,N,每來一個時鐘，N位相位累加器將頻率控制字M與相位寄存器的輸出累加。同時，相位寄存器序列的高M位去尋址相位/幅度查找表RAM。,３．ＤＤＳ性能：,1. 頻率合成器的頻率分辨力是：2. 設相位累加器位數為N，頻率控制字為M，參考時鐘頻率為fc，則DDS輸出頻率為：,,,,實際應用中一般取1≤M≤(N-2) 截斷誤差：一般舍去N的低位，只取N的高A位（如

12、高16位）作為存儲器地址，使得相位的低位被截斷（即相位截尾）。由于地址截斷而引起的幅值誤差，稱為截斷誤差。,8.４.2　DDS頻率合成信號源,1 單片集成化的DDS信號源,輸出,輸出,2 基于可編程芯片的DDS頻率合成信號源,單片集成的DDS芯片合成信號波形的種類較少，靈活性較差，不便于任意波發(fā)生器等場合的應用?；诳删幊绦酒瑢崿F(xiàn)的DDS信號合成可具有更大的靈活性。,Verilog HDL設計頂層文件,3 DSS/PLL組合的頻率合成信