專利名稱：多路dds信號的同步方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信號發(fā)生器領域，特別涉及一種可以使多路DDS信號保持穩(wěn)定相位差 的同步方法。
背景技術：
DDS是“直接數(shù)字頻率合成”的英文縮寫。這是一種從相位概念出發(fā)，用給定的參 考頻率直接合成所需波形的技術。由于DDS技術在帶寬、頻率轉換時間、分辨率等方面具有 明顯優(yōu)勢，近年來得到較快的發(fā)展。在精密電磁測量領域，傳統(tǒng)上一直使用感應耦合比例臂結合RC移相網(wǎng)絡來得到 直角比例，進而對直角阻抗進行精密測量。這種方法雖可以取得高精度的直角比例，但結構 復雜、成本高昂。本發(fā)明提出一種可保證準確穩(wěn)定相位差的DDS信號同步方法，從而實現(xiàn)用 DDS構建直角比例以進行阻抗精密測量。運用此技術進行互感測量所達到的測量準確度已 優(yōu)于目前國際上公開的最好指標。DDS的輸出波形由儲存在ROM中的波形表所決定，這是其相位具有極高準確性和 穩(wěn)定性的基礎。但要用兩路或多路DDS信號構成可以用于精密測量的直角比例，還須滿足 以下幾項要求一、各路DDS信號在運行時保持完全同步；二、在測量過程中對各路DDS進 行復位后，各路信號的相位差與復位前應嚴格一致；三、在使用補償法測量阻抗時，常常需 要改變其中一路信號的相位，因此要求DDS能準確的執(zhí)行相位改變的操作，并能夠準確恢 復原始狀態(tài)。按照通常方法使用開關進行“復位”或“相位切換”并不能完全準確無誤的實現(xiàn)上 述第二項和第三項要求。這是因為由按鈕或開關產(chǎn)生的觸發(fā)信號有一個衰減振蕩過程，當 振蕩的尾波電壓超過同步觸發(fā)電平時會導致多次誤觸發(fā)。而且由于各路DDS中分布參數(shù)不 同，到達各路DDS同步端的信號波形也不可能完全一致。所以即用同一開關觸發(fā)各路信號， 也會發(fā)生實際觸發(fā)時刻不同的狀況，造成相位不準。這種相位誤差對一般應用來說無關緊 要，但對精密測量則是需重點解決的問題。采用現(xiàn)有的消抖措施例如RC濾波、單穩(wěn)態(tài)電路或軟件消抖可以改善上述問題。但 是RC濾波的效果不能滿足高準確度的要求；軟件消抖會占用程序空間造成DDS輸出頻率帶 寬變窄；單穩(wěn)態(tài)電路可以解決上述問題，但結構稍嫌復雜。事實上消抖只是解決上述問題的一種思路。如果能讓觸發(fā)信號到達各路同步端時 保持完全一致，即使存在少量抖動，仍能保證不產(chǎn)生相位誤差。本發(fā)明從此思路出發(fā)，提出 一種成本低、結構簡單但能嚴格實現(xiàn)直角比例所需三個條件的同步方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多路DDS信號的同步方法，用于使多路DDS信號嚴格同步且復位 和切換相位時不產(chǎn)生相位誤差。這種方法的重要應用場合是構建準確穩(wěn)定的同相或直角電 壓比例以進行精密阻抗測量。
3
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下方法各路DDS使用同一振蕩器產(chǎn)生的時鐘 信號進行同步；由同一觸點按鈕產(chǎn)生同步信號，傳送至各路DDS使其程序從相同指令位置 開始運行；通過開關產(chǎn)生二進制相位控制碼，DDS的CPU根據(jù)相位控制碼和當前程序查表位 置決定下個循環(huán)的查表位置，從而實現(xiàn)相位切換。在所述同步方法的一個優(yōu)選實施例中，用于同步的觸點按鈕后連接有鎖存器，鎖 存器的輸出端引出多路信號送到所有CPU的同步端，但只有第一路DDS的CPU的控制端與 所述鎖存器的控制端相連。所述同步方法中，在第一路DDS信號的每個程序循環(huán)中，依次執(zhí)行打開鎖存器控 制端、關閉控制端和讀鎖存器輸出端的操作。在其它通道DDS的程序中補入延時指令以保 持循環(huán)周期相等。在所述同步方法中，向每一路DDS提供一組相位控制開關，所有相位控制開關后 連接鎖存器，鎖存器的輸出一一對應地連接到各自CPU的相位控制端上，所述鎖存器的控 制端與CPU相連。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的三路DDS信號發(fā)生器的結構框圖。
具體實施例方式下面結合

本發(fā)明的具體實施方式
。圖1所示為用三路DDS信號發(fā)生器構建電壓比例的結構框圖。。以上三路DDS都包含有一個獨立的單片機系統(tǒng)，其中包括CPU和存儲器。三路CPU 均以同一振蕩器發(fā)出的信號作為時鐘，在時鐘的同步下，各路CPU的指令動作具有相同的 起始和結束時刻。實現(xiàn)各路DDS時鐘的同步是實現(xiàn)輸出信號同步的基礎。為了保證各路DDS最終輸出信號的同步，設置了一個觸點按鈕用于產(chǎn)生同步觸發(fā) 信號。觸點按鈕之后連接有一個鎖存器，鎖存器的控制端與第一路CPU相連，鎖存器的輸出 則同時連到三路CPU上。當按鈕動作產(chǎn)生觸發(fā)電平后，這個電平首先到達鎖存器的輸入端。 在第一路DDS程序的每個程序循環(huán)中，依次執(zhí)行打開鎖存器控制端、關閉控制端和讀鎖存 器輸出端的操作，此時觸發(fā)電平被保持在輸出端并同時送達三路CPU。由于觸點按鈕產(chǎn)生的 波形有抖動且各路DDS的寄生參數(shù)不盡相同，如果直接將觸點按鈕產(chǎn)生的信號連到CPU上 會出現(xiàn)觸發(fā)時刻不同的現(xiàn)象，使用鎖存器則實現(xiàn)了無誤差的同步觸發(fā)。為了使各路DDS程 序循環(huán)具有相同的長度，在另外三路DDS的程序中需補入與上述指令等長的延時指令。每一路DDS都有一組相位控制開關。所有相位控制開關后連接鎖存器，鎖存器的輸出對應連到各路CPU的相位控制端上。在DDS程序的每個循環(huán)中，CPU都讀入當前相位控 制碼，并將其與累加器(即當前查表位置)相加之和作為下次查詢波形表的地址。因此，當 所有路DDS的相位控制開關狀態(tài)相同時，會產(chǎn)生同相位的輸出信號；一旦改變其中一路DDS 的相位控制開關狀態(tài)，即可以實現(xiàn)相位控制碼所對應的相位差。
權利要求
一種多路DDS信號的同步方法，用于使多路DDS信號嚴格同步且復位和切換相位時不產(chǎn)生相位誤差，其特征在于，所述方法包括以下步驟a)各路DDS使用同一振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號進行同步；b)由同一觸點按鈕產(chǎn)生復位信號，傳送至各路DDS使其程序從相同指令位置開始運行；c)通過開關產(chǎn)生二進制相位控制信號，DDS的CPU根據(jù)相位控制信號和當前程序查表位置決定下個循環(huán)的查表位置，從而實現(xiàn)相位切換。
2.根據(jù)權利要求1所述的多路DDS信號的同步方法，其特征在于，在復位按鈕后連接鎖 存器，鎖存器的輸出端引出多路信號送到所有CPU的同步端，只有第一路DDS的CPU的控制 端與所述鎖存器的控制端相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的多路DDS信號的同步方法，其特征在于，在第一路DDS信號的 每個程序循環(huán)中，依次執(zhí)行打開鎖存器控制端、關閉控制端和讀鎖存器輸出端的操作，在其 它通道DDS的程序中補入延時指令以保持循環(huán)周期相等。
4.根據(jù)權利要求1所述的多路DDS信號的同步方法，其特征在于，向每一路DDS提供一 組相位控制開關，所有相位控制開關后連接鎖存器，鎖存器的輸出一一對應地連接到各自 CPU的相位控制端上，所述鎖存器的控制端與CPU相連。
全文摘要
一種能使多路DDS信號嚴格同步，且切換相位時不產(chǎn)生相位誤差的同步方法。這種方法用同一振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號對多路DDS進行同步；由一個觸點按鈕產(chǎn)生同步信號，傳送至各路DDS使其程序從相同指令位置開始運行；通過開關產(chǎn)生二進制相位控制信號，DDS的CPU根據(jù)相位控制信號和當前程序查表位置決定下個循環(huán)的查表位置從而實現(xiàn)相位切換。用于同步的觸點按鈕后連接有一個鎖存器。每一路DDS都有一組相位控制開關。所有相位控制開關后連接鎖存器，鎖存器的輸出一一對應連到各自CPU的相位控制端上，鎖存器控制端與CPU相連。利用這種方法，可以用很低成本構建出準確穩(wěn)定的同相或直角電壓比例以進行精密阻抗測量。
文檔編號G06F1/03GK101819450SQ20101015639
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權日2010年4月27日
發(fā)明者張鐘華, 李正坤, 賀青, 韓冰, 魯云峰 申請人:中國計量科學研究院