CN101819450A - 多路dds信号的同步方法 - Google Patents
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Abstract
一种能使多路DDS信号严格同步，且切换相位时不产生相位误差的同步方法。这种方法用同一振荡器产生的时钟信号对多路DDS进行同步；由一个触点按钮产生同步信号，传送至各路DDS使其程序从相同指令位置开始运行；通过开关产生二进制相位控制信号，DDS的CPU根据相位控制信号和当前程序查表位置决定下个循环的查表位置从而实现相位切换。用于同步的触点按钮后连接有一个锁存器。每一路DDS都有一组相位控制开关。所有相位控制开关后连接锁存器，锁存器的输出一一对应连到各自CPU的相位控制端上，锁存器控制端与CPU相连。利用这种方法，可以用很低成本构建出准确稳定的同相或直角电压比例以进行精密阻抗测量。
Description
技术领域：
本发明涉及信号发生器领域，特别涉及一种可以使多路DDS信号保持稳定相位差的同步方法。
背景技术：
DDS是“直接数字频率合成”的英文缩写。这是一种从相位概念出发，用给定的参考频率直接合成所需波形的技术。由于DDS技术在带宽、频率转换时间、分辨率等方面具有明显优势，近年来得到较快的发展。
在精密电磁测量领域，传统上一直使用感应耦合比例臂结合RC移相网络来得到直角比例，进而对直角阻抗进行精密测量。这种方法虽可以取得高精度的直角比例，但结构复杂、成本高昂。本发明提出一种可保证准确稳定相位差的DDS信号同步方法，从而实现用DDS构建直角比例以进行阻抗精密测量。运用此技术进行互感测量所达到的测量准确度已优于目前国际上公开的最好指标。
DDS的输出波形由储存在ROM中的波形表所决定，这是其相位具有极高准确性和稳定性的基础。但要用两路或多路DDS信号构成可以用于精密测量的直角比例，还须满足以下几项要求：一、各路DDS信号在运行时保持完全同步；二、在测量过程中对各路DDS进行复位后，各路信号的相位差与复位前应严格一致；三、在使用补偿法测量阻抗时，常常需要改变其中一路信号的相位，因此要求DDS能准确的执行相位改变的操作，并能够准确恢复原始状态。
按照通常方法使用开关进行“复位”或“相位切换”并不能完全准确无误的实现上述第二项和第三项要求。这是因为：由按钮或开关产生的触发信号有一个衰减振荡过程，当振荡的尾波电压超过同步触发电平时会导致多次误触发。而且由于各路DDS中分布参数不同，到达各路DDS同步端的信号波形也不可能完全一致。所以即用同一开关触发各路信号，也会发生实际触发时刻不同的状况，造成相位不准。这种相位误差对一般应用来说无关紧要，但对精密测量则是需重点解决的问题。
采用现有的消抖措施例如RC滤波、单稳态电路或软件消抖可以改善上述问题。但是RC滤波的效果不能满足高准确度的要求；软件消抖会占用程序空间造成DDS输出频率带宽变窄；单稳态电路可以解决上述问题，但结构稍嫌复杂。
事实上消抖只是解决上述问题的一种思路。如果能让触发信号到达各路同步端时保持完全一致，即使存在少量抖动，仍能保证不产生相位误差。本发明从此思路出发，提出一种成本低、结构简单但能严格实现直角比例所需三个条件的同步方法。
发明内容：
本发明提供一种多路DDS信号的同步方法，用于使多路DDS信号严格同步且复位和切换相位时不产生相位误差。这种方法的重要应用场合是构建准确稳定的同相或直角电压比例以进行精密阻抗测量。
为了实现上述目的，本发明提出如下方法：各路DDS使用同一振荡器产生的时钟信号进行同步；由同一触点按钮产生同步信号，传送至各路DDS使其程序从相同指令位置开始运行；通过开关产生二进制相位控制码，DDS的CPU根据相位控制码和当前程序查表位置决定下个循环的查表位置，从而实现相位切换。
在所述同步方法的一个优选实施例中，用于同步的触点按钮后连接有锁存器，锁存器的输出端引出多路信号送到所有CPU的同步端，但只有第一路DDS的CPU的控制端与所述锁存器的控制端相连。
所述同步方法中，在第一路DDS信号的每个程序循环中，依次执行打开锁存器控制端、关闭控制端和读锁存器输出端的操作。在其它通道DDS的程序中补入延时指令以保持循环周期相等。
在所述同步方法中，向每一路DDS提供一组相位控制开关，所有相位控制开关后连接锁存器，锁存器的输出一一对应地连接到各自CPU的相位控制端上，所述锁存器的控制端与CPU相连。
附图说明：
图1为根据本发明的一个具体实施例的三路DDS信号发生器的结构框图。
具体实施方式：
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
图1所示为用三路DDS信号发生器构建电压比例的结构框图。。
以上三路DDS都包含有一个独立的单片机***，其中包括CPU和存储器。三路CPU均以同一振荡器发出的信号作为时钟，在时钟的同步下，各路CPU的指令动作具有相同的起始和结束时刻。实现各路DDS时钟的同步是实现输出信号同步的基础。
为了保证各路DDS最终输出信号的同步，设置了一个触点按钮用于产生同步触发信号。触点按钮之后连接有一个锁存器，锁存器的控制端与第一路CPU相连，锁存器的输出则同时连到三路CPU上。当按钮动作产生触发电平后，这个电平首先到达锁存器的输入端。在第一路DDS程序的每个程序循环中，依次执行打开锁存器控制端、关闭控制端和读锁存器输出端的操作，此时触发电平被保持在输出端并同时送达三路CPU。由于触点按钮产生的波形有抖动且各路DDS的寄生参数不尽相同，如果直接将触点按钮产生的信号连到CPU上会出现触发时刻不同的现象，使用锁存器则实现了无误差的同步触发。为了使各路DDS程序循环具有相同的长度，在另外三路DDS的程序中需补入与上述指令等长的延时指令。
每一路DDS都有一组相位控制开关。所有相位控制开关后连接锁存器，锁存器的输出对应连到各路CPU的相位控制端上。在DDS程序的每个循环中，CPU都读入当前相位控制码，并将其与累加器(即当前查表位置)相加之和作为下次查询波形表的地址。因此，当所有路DDS的相位控制开关状态相同时，会产生同相位的输出信号；一旦改变其中一路DDS的相位控制开关状态，即可以实现相位控制码所对应的相位差。
Claims (4)
1.一种多路DDS信号的同步方法，用于使多路DDS信号严格同步且复位和切换相位时不产生相位误差，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)各路DDS使用同一振荡器产生的时钟信号进行同步；
b)由同一触点按钮产生复位信号，传送至各路DDS使其程序从相同指令位置开始运行；
c)通过开关产生二进制相位控制信号，DDS的CPU根据相位控制信号和当前程序查表位置决定下个循环的查表位置，从而实现相位切换。
2.根据权利要求1所述的多路DDS信号的同步方法，其特征在于，在复位按钮后连接锁存器，锁存器的输出端引出多路信号送到所有CPU的同步端，只有第一路DDS的CPU的控制端与所述锁存器的控制端相连。
3.根据权利要求1所述的多路DDS信号的同步方法，其特征在于，在第一路DDS信号的每个程序循环中，依次执行打开锁存器控制端、关闭控制端和读锁存器输出端的操作，在其它通道DDS的程序中补入延时指令以保持循环周期相等。
4.根据权利要求1所述的多路DDS信号的同步方法，其特征在于，向每一路DDS提供一组相位控制开关，所有相位控制开关后连接锁存器，锁存器的输出一一对应地连接到各自CPU的相位控制端上，所述锁存器的控制端与CPU相连。
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