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随着近数十年来电子技术的飞速发展,电子器件与电路的设计研发、光学物理实验、雷达侦测与电子对抗、生物医学等领域对于信号源的需求越来越大,而任意波形发生器(AWG)作为功能最为强大的信号源之一,已经成为当前电子仿真测试仪器中的研究热点。任意波形发生器具有高度的用户可编程特性,可根据用户编辑的波形数据生成任意形状的波形,其功能覆盖了函数信号发生器等大多数传统信号源。本文中根据项目工程需求设计了一种多通道、低抖动的任意波形发生系统。区别于传统的基于直接数字频率合成技术(DDS)的任意波形发生器,本设计借鉴了 TrueArb技术方案,采用了 FPGA+复接器+高速DAC的经典架构,可获得更高的波形保真度和更低的相位抖动。本设计还结合了课题组的精密同步系统,以光数据流的形式传输时钟与波形触发信号,在接收终端由时钟数据恢复(ClockDataRecovery,CDR)电路进行时钟数据恢复,可保证长距离传输下信号的低损耗与低误码率,适用于占地面积大的大型设备与工程等应用场合。另外,可将光数据流扇出多路信号,然后级联多台任意波形发生器,实现多通道任意波形的同步输出。本设计中利用FPGA内部的并串转换与复接器的并串转换进行数据速率的提升,实现与高速DAC接口的连接,从而获得高达7.4Gsa/s的高采样率。FPGA内部程序由Flash存储器在电路上电后写入,波形数据由上位机发送后存储于FPGA内部存储资源,减轻了设计难度与外围电路布线压力。利用高速DAC输出的4分频时钟作为复接器的工作时钟,并将复接器的2分频时钟反馈至FPGA进行相位关系鉴定,从而获得相位关系确定的同步时钟系统,保证整个系统的时序准确。任意波形发生器可通过USB转串口数据线实现与上位机的通信,上位机软件可编辑正弦波、方波等标准波形,并能将MATLAB等软件生成的DAT格式的波形数据文件传输至FPGA,实现任意波形的输出。另外,针对仪器后期的升级需求,预留了 DDR3大容量存储器接口,可实现超大的波形数据存储深度。本设计的电路属于高速数模电路,因此在PCB设计中就关键的设计规则进行了分析,并对本设计中的滤波器应用设计进行了介绍,最后给出了时钟质量测试分析与任意波形输出测试结果,获得了较满意的实验结果。本文中设计的任意波形发生器可应用于核磁共振谱仪、心电图机等医疗仪器的开发与测试,亦可应用于神经肌电刺激等物理治疗方法中,具备较大的实际应用价值,同时为高采样率,高同步精度任意波形发生器的研究提供了经验与技术积累。