[发明专利]一种基于多点补偿方案的低杂散正弦信号发生器

说明书

本发明的目的在于提供一种基于多点补偿方案的低杂散正弦信号发生器，该基于多点补偿方案的低杂散正弦信号发生器包括一个主数模转换模块，其为有效位数高的低速D/A转换器，负责正弦波形输出；以及一个高速D/A产生谐波抵消信号ξ(t)，用于抵消主数模转换模块产生的正弦波形中的谐波分量，两路信号通过加减运算电路进行减法运算后输出，最终得到谐波抵消后的正弦电压输出，该低杂散正弦信号发生器克服了现有技术中有效位数与转换速度不可兼得的缺陷，在有效地降低了正弦信号发生器产生的正弦波中的谐波分量的同时，能够保证正弦信号发生器的模数转换速度，获得波形畸变率较低的正弦波信号。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，具体的涉及一种基于多点补偿方案的低杂散正弦信号发生器。

背景技术

正弦电压源电路是一个以D/A转换器为核心，用矩形台阶拟合产生正弦波信号的电路。电路在时钟信号的驱动下周期性地将存储器中的数字序列送到D/A转换器， D/A转换器输出模拟正弦信号的阶梯电压，阶梯电压再经过低通滤波器(LPF)平滑后得到所需的正弦电压信号，正弦电压源电路的具体结构如图1所示。

数字合成的正弦波电压为：

当时 (1)

式(1)中的V₁为D/A转换器参考电压，M为内插点数，i＝0,1,2,3,……,M，N 是主数模转换器位数。

可利用单位阶越函数u(t)，将式(1)表示为：

令有：

式(3)中的表示对截断取整。

现有技术中的正弦电压源电路输出的正弦波电路波形如图2所示。

和理想的正弦波电压信号相比，具有量化台阶的数字合成正弦波信号，将带来有效值误差和噪声电压。

数字合成正弦波信号的谐波失真为：

式(4)中的U₁为基波有效值；

U_i(i＝2,3,…n)为谐波有效值；

U_D为数字合成正弦波信号的电压的有效值；

THD_U用于表示正弦波信号的谐波失真率。

数字合成正弦波信号的电压有效值为：

由于公式(3)是一个奇函数，故可将其展成一个正弦级数：

其中，

用四舍五入函数R[]实现截断取整，有：

基波和谐波的定量计算

根据公式(8)计算，可得正弦信号基波和各次谐波分量[1]。

表1 M＝128，N＝16时基波和各次谐波分量

同时计算出数字合成正弦波电压有效值：

U_D＝7.07095247(V) (9)

数字合成正弦波电压失真度：