PXIe任意波形发生模块不仅能产生波形参数精密可调的标准波形和用户自定义任意波形,同时具备模块化仪器的灵活扩展性以及多模块同步特性,被广泛应用于各种测试、研究领域,是现代测试仪器的发展趋势之一。由于现代测试的复杂性,对任意波形发生器的采样率、存储深度、波形参数调节能力以及多通道同步特性等指标有了更高要求。本文围绕上述问题,深入分析了波形合成理论和信号调理方法,完成了800MSa/s采样率、80MHz带宽PXIe双通道任意波形发生模块硬件电路设计。主要工作如下:1.完成双通道波形合成模块硬件电路设计。根据不同波形合成方法的实现特点及不同波形的设计需求,将标准波、任意波和脉冲波分开合成。其中采用基于DDFS的分相并行存储结构实现标准波形合成,提高系统采样率至800MSa/s;利用DDWS结构合成任意波形,采用DDR3 SDRAM内存颗粒作为波形查找表,既扩展存储深度至512MB/通道,又节约了模块面积;利用实时调节脉冲信号上升/下降沿斜率的方式实现高分辨率脉冲信号的合成。采用FPGA+DDR3 SDRAM+DAC架构完成波形合成模块硬件电路设计。2.完成时钟及多通道同步电路设计。数据发送模块的数据同步及DAC转换同步是实现多通道同步的关键;分析了基于JESD204B接口的多DAC同步方法,和同步多个模块之间的采样时钟及触发信号方法,在兼顾系统时钟需求和同步需求的基础上完成时钟电路设计。其中利用锁相环合成标准波形所需的800MHz固定采样时钟,利用DAC内部NCO合成任意波所需5.6μHz～400MHz低噪声可变采样时钟。3.完成80MHz带宽、双通道信号调理模块硬件电路设计。分析了DAC输出信号的频谱特点,并设计了两级滤波器滤除DDS系统产生的镜像频率分量;利用数字精调加模拟粗调的方式实现步进为0.16d B、范围为15.5m Vpp～24Vpp的幅度调节;利用通道内原有运放搭建加减法电路实现±0.5Vpp直流偏移控制。并设计自校准电路解决AWG输出幅度和直流偏置因时间漂移和零点漂移而输出不精密的问题。系统测试结果表明,本文设计的PXIe双通道任意波形发生模块最高采样率达到了800MSa/s,存储深度达到了512MB/通道;可以实现多种标准波形及任意波形合成,可以实现DC～80MHz带宽15.5m Vpp～24Vpp幅度范围的信号输出,以及±0.5Vpp的偏移调节范围。通道间同步偏差小于100ps,模块间同步偏差小于300ps。