[发明专利]一种三角波信号产生方法及三角波发生器

说明书

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别涉及一种三角波信号产生方法及三角波发生器。

背景技术

本发明属于测试测量技术领域，具体来说是关于一种三角波信号产生方法。

在测试测量领域，用于产生三角波的三角波信号发生器应用广泛。例如雷达、通信等领域的电子设备需要线性度好的三角波信号作为调制信号或者基准信号，在用PWM调制的D类音频功率放大器中，用三角波作为模拟信号被转换为脉冲信号。

三角波信号的主要时域参数指标包括幅值、周期、线性度、对称性等。其中线性度指的是三角波边沿曲线符合线性规律的程度，对称性指的是三角波上升沿时间在整个信号周期中所占时间的百分比。

现有技术中，产生三角波信号的方法一般有两种，第一种是采用分立元件实现的积分方式，第二种是基于DDS技术（直接频率合成）的波表方式。

传统的三角波发生器采用分立元件实现的积分方式，基本原理是利用积分电路将方波转换为三角波。如图1所示，为现有技术中积分方式产生三角波的原理框图。其中，单片机101、键盘电路、显示电路构成控制单元，可由此设置三角波的参数；数字电位计102-芯片X9241U，通过1脚、6脚、14脚、19脚提供4个可调节阻值的电阻R₃、R₄、R₅、R₆，阻值由单片机101设置；双向稳压管103处的信号u_O1是方波；运算放大器104为芯片LM324，运算放大器与电容、电阻构成了对方波的积分电路，具体说来，与二极管D1、电容C、可变电阻R₃、R₄、R₆构成充电通路，充电时间T2=2*R₆*C*R₄/R₃；运算放大器104与二极管D2、电容C、可变电阻R₃、R₄、R₅构成放电通路，放电时间T1=2*R₅*C*R₄/R₃。修改R₆、R₅即可修改三角波的对称性。积分方式产生三角波的技术方案缺陷如下：

（1）积分电路由运算放大器和若干电阻、电容构成，受运算放大器有限的增益、带宽和摆幅等非理想因素的影响，以及电阻、电容引入的热噪声和工艺失配，积分电路很难产生线性度好的高性能三角波信号，信号失真大；

（2）数字电位计X9241U的可变电阻的阻值抽头数为64个，有限的抽头数造成三角波的对称性的分辨率低；

（3）数字电位计X9241U的可变电阻的阻值范围是2KΩ到50KΩ，也就是所产生三角波的对称性最大到96%，达不到100%。

随着大规模集成电路的应用，很多信号发生器采用DDS技术和FPGA（可编程逻辑阵列）芯片产生三角波信号，本文称之为波表方式。如图2所示，为现有技术中基于DDS波表方式产生三角波的原理框图。基本原理是：相位累加器201每一个时钟周期T_C对频率控制字K进行累加，累加的结果称为相码；波形存储器203内部存储了一个周期的三角波样点，它以相码作为读地址输出相应的样点；相码是周期性的，因此从波形存储器中输出的也是周期性的、数字形式的三角波；数模转换器203将其数字形式的三角波转换为模拟量，经过低通滤波器204滤除高频分量后，就产生了三角波。三角波的对称性由波形存储器中的三角波样点决定。基于DDS波表方式产生三角波的技术方案的缺陷如下：

（1）三角波的对称性由波形存储器中的三角波样点决定，那么如果要修改三角波的对称性，则需要按照修改后的对称性往波形存储器中写入新的三角波样点，这个工作通常由上位机或者处理器完成。因此这种方式不仅需要占用较多的处理器资源，而且响应时间慢，换言之，修改对称性的捷变性差；

（2）用波形存储器存储三角波样点，一方面占用了FPGA宝贵的存储资源；另一方面，波形存储器的容量是有限的，通常波形存储器的地址位宽远小于相位累加器的数据位宽，这样相码在送给波形存储器时要作截位处理，从而引起相位截断误差，表现在时域的三角波信号上，就是抖动。尤其当三角波对称性为100%或者0%时，会产生较多的谐波分量，从而影响三角波信号发生器的测试效果。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种三角波信号产生方法及三角波发生器，能够提高三角波对称性的分辨率及改善三角波参数修改时的捷变性。

为实现上述目的，本发明提供了一种三角波信号发生器，该发生器包括：