基于18位数模转换器AD760的波形发生器的设计

　　1.前言

　　信号发生器既可以构成独立的信号源，也可以是高性能网络分析仪、频谱仪及其它自动测试设备的组成部分。信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它能够提供高质量的精密信号源及扫频源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并极大地提高检测精度。但是目前的产品体积大，精度低，无法满足用户对精度和便携性要求高的波形发生器的需求。

　　AD760是AD公司开发的一种具有自校正功能的16/18位DAC器件，片内带有电压基准，双缓冲寄存器和输出放大器[1]。特别是在采用AD760的18位数据输入时能够获得很高的精度。本文针对高精度波形发生器的开发，进行了以AD760为核心的波形发生器的软硬件系统设计。

　　2.系统结构及功能

　　2.1总体结构

　　高精度波形发生器分为上层应用软件和下层软硬件两大部分。其中上层软件提供人机交互界面即操作员控制台，用于选择波形，生成波形数据,以及串口通讯控制和人机通讯;下层硬件为I/O控制器，由CPU，DAC，计数器，定时器等模块组成(可以考虑模块的扩展)，主要是用于对上层波形数据的接收，存储，同时可以单独使用，通过CPU向DAC发送所需波形数据。如下图所示：

　　3.单片机设计部分

　　3.1 硬件设计

　　波形发生器由以下部分组成：

　　1. 波形存储器：存储各种波形数据。

　　2. 波形发生器：将波形存储器中的波形数据转换成模拟信号输出，D/A转换器和放大器组成。

　　3. 控制器：接收输入波形的数据,并将波形数据写入波形存储器;及控制其他部分工作。

　　硬件设计如下图所示，设计时考虑尽量采用最少硬件来完成，缩小仪器的体积，使其达到便携的要求。为使仪器的精度也达到要求，在设计时着重注意了以下几个方面：

　　硬件设计流程图

　　DAC温度飘：影响信号精度的重要原因来自DAC器件的温度漂移，其中内部基准10V±0.01V,DAC的增益漂移为25PPM/℃,用AD587L外部基准电压更换内部基准，可使PPM=5/℃，DAC增益漂移=10 PPM/℃。控制环境的温度变化如果小于1℃，可将因为温度漂移而受影响的精度控制在0.001%以内。所以在使用时应使信号发生器系统尽量处于一个相对恒定温度环境中。

　　电源噪声：要保证精度达到10V±0.003%的要求，即最低精度要达30uV,因而对电源噪声要求极高，要求电源噪声越小越好，因而模拟电源采用直流电池组，数字电源与模拟电源采用光偶隔离。