CN102064802A - 一种基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器 - Google Patents

Abstract

一种基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，包括可编程逻辑器件、阶梯波形信号生成电路、补偿锯齿波形信号生成电路和加减法运算器。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件分别输出目标波形信号的数字幅值信号和与数字幅值信号相匹配的数字幅值差信号，然后将这两个信号同步分别输出至阶梯波形信号生成电路和补偿锯齿波形信号生成电路，得到的在时域上同步的阶梯波形电压信号Vof和锯齿波形补偿电压信号Voc输出至加减运算器，经过叠加对锯齿波形进行补偿，最终得到折线波形信号。本发明无需提高采样频率，就可获得失真更小的信号，解决了现有技术中的信号失真和采样频率之间的矛盾。适用于对信号失真度、时钟频率和功耗有较高要求的应用领域，对直接数字频率合成平滑波形信号的应用中不可避免会带入的阶梯波形失真起到了有效的遏制作用。

Description

一种基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器

技术领域

本发明属于直接数字频率合成技术领域，它通过模拟电路对常规信号进行补偿的方法，对于提高信号发生器的性能具有至关重要的作用。

背景技术

以硅传感器为主的微机械传感器是当今传感器发展的前沿技术，尤其是近年来实现的谐振式微传感器技术，具有良好的温度稳定性、长期稳定性和较高的灵敏度等优点。同时也具有直接的准数字式输出信号的独特优点。

在谐振式微传感器敏感元件和相关测试仪器领域，为实现对谐振子自身动力学非线性特性和电环节非线性特性进行实验分析，同时要保证整个测试系统的最小化和低能耗的要求，有时需要一款低功耗且低失真的信号发生器，为激励单元提供高质量的激励信号，为互相关检测电路提供高质量的参考信号。在理论上已经证明，谐振式传感器的激励、参考信号只需采用正弦信号就可获得最好的检测效果，所以谐振式传感器只对信号源输出的正弦波形信号有较高要求。

目前，在谐振式传感器敏感元件和相关测试仪器领域，信号源的主要实现途径是使用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesize)技术，常用英文缩写为DDS。DDS技术具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，由于使用了RAM存储器来存储波形表的技术原理，还可以生成任意波形信号的。DDS技术已经被广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。其中，美国AD(Analog Devices)公司生产的AD98XX系列的DDS芯片在技术上更为成熟，并已占据大部分市场。

目前为止，大部分DDS芯片要实现波形失真更小，都是通过不断提高采样频率和改进软件算法来实现，而且为了扩大DDS芯片的应用领域而扩张市场，DDS芯片所带的附属功能也越来越多，能够输出更多波形种类的信号。比如AD公司的AD9852芯片内部主频可达到300MHz，且集成了两个D/A转换器，可以直接得到各种波形的模拟信号输出。但是，这些类似提高主频和软件算法改进方法都是针对DDS技术中波形采样得到幅值信号未输入D/A转换器之前的，由于D/A转换器本身固有的零阶保持转换机理，得到的模拟信号势必会是一个阶梯波形信号，而且生成的目标信号的频率与采样时钟频率越接近，也可以说目标信号每个周期的采样点数越多，阶梯越明显，谐波分量越大，总谐波失真THD也就是越大。为了减少信号的失真，势必要不断提高采样时钟频率，提高了采样时钟频率，信号发生器所需的功耗也就越大，这就造成了低信号失真和低采样频率的矛盾，自然也造成了低信号失真和低功耗的矛盾。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对传统信号发生方法的不足，提出了一种新型的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，采用折线波形来代替原有的阶梯波形来逼近目标波形，无需提高采样频率，就可获得失真更小的信号，解决了现有技术中低信号失真和低采样频率之间的矛盾。

本发明的技术解决方案：一种基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于包括：可编程逻辑器件、阶梯波形信号生成电路、补偿锯齿波形信号生成电路和加减法运算器；基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件分别输出目标信号波形的数字幅值信号和与数字幅值信号相匹配的数字幅值差信号，然后将这两个信号同步分别输出至阶梯波形信号生成电路和补偿锯齿波形信号生成电路，得到阶梯波形电压信号和锯齿波形补偿电压信号，时域上同步的阶梯波形电压信号和补偿锯齿波形电压信号输出至加减运算器，经加减运算器相加后，阶梯波形信号得到了补偿，得到折线波形信号。在阶梯波形信号生成电路和补偿锯齿波形信号生成电路这两路信号处理电路中，对元器件的选择应尽量相匹配，有利于之后对两路信号进行叠加。如在两路信号电路中，对D/A转换器、恒流源模块和电压跟随器进行元器件选择评估的时候，最好选择相同的元器件，有利于两路信号在时域上更加匹配。

在阶梯波形信号生成电路和补偿锯齿波形信号生成电路这两路信号处理电路中，对元器件的选择应尽量相匹配，有利于之后对两路信号进行叠加。

本发明与现有技术相比的优点：本发明是从改变D/A转换器零阶保持的转换环节出发，通过在原有的阶梯波形之上补偿一个锯齿波形，得到一个折线波形，从而降低信号的失真度。由于本发明的方案与现今使用的提高主频、改进软件算法的改进方案相互独立，可以将本发明方法累加到前者的技术之上，无需提高采样频率，就可获得失真更小的信号，解决了现有技术中低信号失真和低采样频率之间的矛盾。反过来也可以得到如下结论：要获得相同失真度的信号，使用了本发明所需的采样频率要比不使用本发明的情况下小，在微电子领域，由于频率大小和功耗直接相关，所以所需的功耗也会减小。

总之，本发明的信号发生器是在拥有DDS技术的低成本、低功耗、高分辨率、快速转换时间和能够输出任意波形等优点的基础之上，又大大减小了信号波形的失真。在对信号失真度、时钟频率和功耗有较高要求的领域，比如谐振式传感器、MEMS器件等应用领域，能够通过本发明得到相同失真度但更低采样频率、更低功耗的信号发生单元。

附图说明

图1为本发明中采用锯齿波补偿的原理框图；

图2为本发明中采用锯齿波补偿原理中第一种阶梯波形信号生成部分的实施方式的电路图；

图3为本发明中采用锯齿波补偿原理中第二种阶梯波形信号生成部分的实施方式的电路图；

图4为本发明中采用锯齿波补偿原理中第一种锯齿波形信号生成部分的实施方式的电路图；

图5为本发明中采用锯齿波补偿原理中第二种锯齿波形信号生成部分的实施方式的电路图；

图6a、图6b为本发明中第一种恒流源的实施方式的电路图；

图7a、图7b为本发明中第二种恒流源的实施方式的电路图；

图8a、图8b为本发明中积分器的实施方式的电路图；

图9a、图9b为本发明中加法器的实施方式的电路图。

具体实施方式

本发明对现有技术中D/A转换器输出的阶梯波形的信号进行了补偿，在采样频率不变的情况下，减小了原有D/A转换器转换环节带入的失真。反之，要获得相同失真度的信号，所需的采样频率减小，从而功耗也随之减小。

如图1所示，本发明提出了采用锯齿波补偿的方案，基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1分别输出与目标波形信号相对应的数字幅值信号和数字幅值差信号两个相应的数字信号，分别输出至阶梯波形信号生成电路2和补偿锯齿波形信号生成电路3，得到的阶梯波形电压信号Vof和锯齿波形补偿电压信号Voc同步输出至加减运算器4，进行相加之后就得到一个折线波形信号Vo。其中图1中所提到的阶梯波形信号生成电路2和补偿锯齿波形信号生成电路3要满足时域上的同步，但完成的功能互相独立，各自可实施的方式将在以下几段中进行详细描述。

如图2所示，本发明提出的采用锯齿波补偿原理中第一种阶梯波形信号生成部分的实施方式的电路图。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的数字幅值信号，输出至双极性D/A转换器21，双极性D/A转换21如果选用双极性电流输出型的D/A转换器，可在输出端接一个负载电阻24来进行电流-电压转换，电压信号通过电压跟随器22得到阶梯波形电压信号Vof；双极性输出的D/A转换器21如果选用双极性电压输出型的D/A转换器可以直接将电压信号输出至电压跟随器22得到阶梯波形电压信号Vof。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的数字幅值差信号，输出至补偿锯齿波形信号生成电路3，生成补偿锯齿波形电压信号Voc。时域上同步的阶梯波形电压信号Vof和补偿锯齿波形电压信号Voc输出至加减运算器4，相加进行补偿后得到折线波形信号Vo。其中，电压跟随器在跟随输入端电压信号的同时，也起到了一个缓冲和隔离的作用。

如图3所示，本发明提出的采用锯齿波补偿原理中第二种阶梯波形信号生成部分的实施方式的电路图。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的数字幅值信号，输出至单极性D/A转换器21’，单极性D/A转换器21’可选用单极性电流输出的D/A转换器，在输出端连接一个恒流源23，抵消电流信号中的直流分量，再将电流输入到一个负载电阻24’来进行电流-电压转换，电压信号通过电压跟随器22得到阶梯波形的电压信号Vof。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的数字幅值差信号，输出至补偿锯齿波形信号生成电路3，生成补偿锯齿波形电压信号Voc。时域上同步的阶梯波形电压信号Vof和补偿锯齿波形电压信号Voc输出至加减运算器4，相加经过补偿后得到折线波形信号Vo。其中，电压跟随器在跟随输入端电压信号的同时，也起到了一个缓冲和隔离的作用。

如图4所示，本发明提出的采用锯齿波补偿原理中第一种锯齿波形信号生成部分的实施方式的电路图。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的数字幅值差信号，输出至双极性数控恒流源31，双极性数控恒流源31可采用双极性电流输出型D/A转换器，D/A转换通过对数字幅值差信号进行数模转换，生成幅值差阶梯波形电流信号，输出至积分器33，积分器33采用模拟开关331按照采样频率对两个积分电容333和334进行轮换的充放电，在积分器的输入端生成一个每个锯齿斜率随每个采样阶段输入积分器的电流幅值而变化的锯齿波形电压信号，锯齿波形电压信号输出至电压跟随器32得到一个锯齿波形电压信号Voc。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的的数字幅值信号，根据以上在图2、图3中提出的方案，可以得到阶梯波形电压信号Vof。时域上同步的阶梯波形电压信号Vof和补偿锯齿波形电压信号Voc输出至加减运算器4，相加经过补偿后得到折线波形Vo。

如图5所示，本发明提出的采用锯齿波补偿原理中第二种锯齿波形信号生成部分的实施方式的电路图。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的数字幅值差信号，输出至单极性数控恒流源31’，单极性数控恒流源可采用单极性电流输出型D/A转换器，在输出的阶梯波形电流信号的输出端连接一个恒流源34，抵消阶梯波形电流信号中的直流分量，剩余的阶梯波形的交流电流信号，输出至积分器33，积分器33采用模拟开关331按照采样频率对两个积分电容333和334进行轮换的充放电，在积分器的输入端生成一个每个锯齿斜率随每个采样阶段输入积分器的电流幅值而变化的锯齿波形电压信号，锯齿波形电压信号输出至电压跟随器32得到一个锯齿波形电压信号Voc。基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件1生成所需波形的的数字幅值信号，根据以上在图2、图3中提出的方案，可以得到阶梯波形电压信号Vof。时域上同步的阶梯波形电压信号Vof和补偿锯齿波形电压信号Voc输出至加减运算器4，相加进行补偿后得到折线波形Vo。

如图6所示，恒流源23包括：运算放大器231、电阻器233、234、235、基准电压232、和PNP三极管236、237；恒流源34包括：运算放大器341、电阻343、344、345、基准电压342和PNP三极管346、347。调节恒流源23输出电流正好抵消图3中说明的阶梯波形电流信号中的直流分量，得到纯交流的阶梯波形电流信号。调节恒流源34输出电流正好抵消图5中说明的阶梯波形电流信号中的直流分量，得到纯交流的阶梯波形电流信号。调节三个电阻233、234、235或343、344、345从而调节恒流源23或34输出电流值。两PNP三极管236和237或346和347构成PNP型复合管，增加了放大倍数，提高了输出阻抗，与运算放大器231或341形成深度负反馈，通过第二电阻234或344与第三电阻235或345对基准电压源进行分压，在第一电阻233或343两端形成稳定压降，然后通过复合三极管负反馈电路组合成为高输出阻抗的恒流源；该恒流源为输出型恒流源，也称正常数恒流源；为提高恒流源的输出电流精度，基准电压源可选择输出电压误差在2mV以下的高精度基准电压源芯片，电阻可选择误差在0.02％以下，温度系数在5PPM以下的精密电阻，三极管可选择放大倍数大于200的，运算放大器231或341可选择失调电压小于50uV，失调电流小于2nA的高精度运放。

如图7所示，本发明的恒流源23还可以采用另外一种形式，它包括：运算放大器231、电阻233、234、235、基准电压232、和NPN三极管236’、237’，恒流源34包括：运算放大器341、电阻343、344、345、基准电压342和NPN三极管346’、347’。调节恒流源23吸入电流正好抵消图3中说明的阶梯波形电流信号中的直流分量，得到纯交流的阶梯波形电流信号。调节恒流源34吸入电流正好抵消图5中说明的阶梯波形电流信号中的直流分量，得到纯交流的阶梯波形电流信号。调节三个电阻233、234、235或343、344、345从而调节恒流源23或34输出电流值。两NPN三极管236’和237’或346’和347’构成NPN型复合管，增加了放大倍数，提高了输出阻抗，与运算放大器231或341形成深度负反馈，通过第二电阻234或344与第三电阻235或345对基准电压源进行分压，在第一电阻233或343两端形成稳定压降，然后通过复合三极管负反馈电路组合成为高输出阻抗的恒流源；该恒流源为吸入型恒流源，也称负常数恒流源；为提高恒流源的输出电流精度，基准电压源可选择输出电压误差在2mV以下的基准电压源芯片，电阻可选择误差在0.02％以下，温度系数在5PPM以下的精密电阻，三极管可选择放大倍数大于200的，运算放大器231或341可选择失调电压小于50uV，失调电流小于2nA的运放。对图6输出型恒流源、图7吸入型恒流源的选择取决于图3、图5中单极性D/A转换器和单极性数控恒流源是吸入型的还是输出型的。吸入型D/A转换器对应于图6输出型恒流源，输出型D/A转换器对应于图7吸入型恒流源。

如图8所示，本发明提出的积分器的实施方式可以分为两种，相区别的地方在第一种方式(图8a)采用了电压源335，而第二种方式(图8b)采用了接地336。第一种方式会使得积分器一端得到的锯齿波形信号中带有一个直流的电压偏置，电压偏置的值等于所采用的电压源335的电压值。这个直流偏置可以通过之后电路中的加减运算器进行减去，保证输出信号为纯交流信号。第二种方式使得积分器一端得到的锯齿波形信号中不带有直流的电压偏置，所以不需要考虑抵消直流偏置信号。这两种方案的选择取决于模拟开关331输入输出的模拟信号范围。

如图8a所示，积分器33由模拟开关331、限流电阻332、基准电压源335、电容333和334组成。电容333和334的电容值要匹配。模拟开关331有四个端点：A、B、X、Y，端点X与电流输出型D/A转换器相连，端点A与电容333相连，端点B与电容334相连，端点Y接基准电压源335。当端点X与端点A相连，端点Y与端点B相连的时候，电流对电容333充电，电容334通过限流电阻332与基准电压源335相连，进行放电使电容334非接地端达到基准电压，当端点X与端点B相连，端点Y与端点A相连的时候，电流对电容334充电，电容333通过限流电阻332与基准电压源335相连，进行放电使电容334非接地端达到基准电压。模拟开关轮换着对电容333和334进行充放电，在积分器33的输入端X得到一个斜率随输入电流变化的锯齿波形电压信号，信号中带有一个值等于基准电压源335的直流偏置电压信号。

如图8b，本发明积分器33的另外一种形式，它由模拟开关331、限流电阻332、地336、电容333和334组成。电容333和334的电容值要匹配。模拟开关331有四个端点：A、B、X、Y，端点X与电流输出型D/A转换器相连，端点A与电容333相连，端点B与电容334相连，端点Y接地。当端点X与端点A相连，端点Y与端点B相连的时候，电流对电容333充电，电容334通过限流电阻332与地336相连，进行放电，当端点X与端点B相连，端点Y与端点A相连的时候，电流对电容334充电，电容333通过限流限流电阻332与地336相连，进行放电。模拟开关轮换着对电容333和334进行充放电，在积分器33的输入端X得到一个斜率随输入电流变化的锯齿波形电压信号，信号中不带直流偏置电压信号。

模拟开关的切换时间要等于可编程逻辑器件1输出数字信号的采样周期，而且每一次的切换充放电的开始时间都要正好在阶梯波形信号的每一个阶梯开始的时间。模拟开关331可以直接采用两个单刀双掷的模拟开关芯片，并对非公共端进行首尾相连，使得具备四个端点来回切换的功能。也可以采用四个单刀单掷的模拟开关芯片，并对两端口进行首尾相连，使得具备四个端点来回切换的功能。

如图9所示，本发明提出的加减运算器的实施方式可以分为两种。分别针对于积分器33采用的是基准电压源的情况和接地的情况。当积分器33输出端的锯齿波形电压信号带有一直流偏置电压信号，需要在加减运算器4中减去这一直流偏置电压信号，而且该直流偏置电压的大小等于积分器33中采用的电压基准源335输出的电压大小，所以可以采用加减运算器4的第一种实施方式(图9a)；当积分器33输出端的锯齿波形电压信号不带有直流偏置电压信号，所以可以采用加减运算器4的第二种实施方式(图9b)。

如图9a所示，加减运算器4由电阻42、43、44、45和46、运算放大器41和基准电压335组成。阶梯波形电压信号通过电阻42和带有直流偏置的锯齿波形电压信号通过电阻43一起并联输入到运算放大器41的负相输入端，基准电压源335通过电阻44输入到运算放大器41的正相输入端，运算放大器41的正相输入端通过电阻45接地，电阻46连接运算放大器41的负相输入端和输出端构成负反馈回路。加减运算器4实现了将输入的阶梯波形电压信号和带有直流偏置的锯齿波形电压信号进行相加然后再减去直流偏置电压信号，得到折线波形电压信号。

如图9b所示，加减运算器4还可以由电阻42、43、44、45和46、运算放大器41和地336组成。阶梯波形电压信号通过电阻42和带有直流偏置的锯齿波形电压信号通过电阻43一起并联输入到运算放大器41的负相输入端，运算放大器41的正相输入端通过电阻44和45接地，电阻46连接运算放大器41的负相输入端和输出端构成负反馈回路。这种形式的加减运算器4实现了将输入的阶梯波形电压信号和锯齿波形电压信号进行相加，得到折线波形电压信号。

通过相应软件仿真和理论公式推导，目标信号为100KHz正弦波形信号，以2MHz为采样时钟频率，生成相应的阶梯波形信号的总谐波失真THD为-20dB，而使用本发明技术生成的折现波形信号的总谐波失真THD为-50dB。足足减小了30dB左右。反过来证明了在输出相同总谐波失真THD的波形的时候，使用本发明技术所需的采样时钟频率远远小于使用常规技术所需的采样时钟频率。在针对小型化、集成化等要求的时候，也可以依照本发明采用ASIC工艺实现，这样减小了采样时钟频率的同时，也减小了功耗。本发明尤其适用于平滑波形信号生成的应用中。对直接数字频率合成平滑波形信号的应用中不可避免地会带入波形失真起到了有效的遏制作用。本发明适用于所需信号频率要求为100KHz左右，而采样时钟频率在2MHz左右，但又对信号失真度和功耗要求较高的领域，尤其适用于微机电MEMS器件中。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

Claims (12)

1.一种基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于包括：可编程逻辑器件(1)、阶梯波形信号生成电路(2)、补偿锯齿波形信号生成电路(3)和加减法运算器(4)；基于直接数字频率合成技术，可编程逻辑器件(1)分别输出目标波形信号的数字幅值信号和与数字幅值信号相匹配的数字幅值差信号，然后将这两个信号分别同步输出至阶梯波形信号生成电路(2)和补偿锯齿波形信号生成电路(3)，得到阶梯波形电压信号Vof和锯齿波形补偿电压信号Voc，时域上同步的阶梯波形电压信号Vof和补偿锯齿波形电压信号Voc输出至加减运算器(4)，经加减运算器(4)相加后得到折线波形信号Vo。

2.根据权利要求1所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述阶梯波形信号生成电路(2)包括：双极性D/A转换器(21)、阶梯波形信号电压跟随器(22)和负载电阻(24)；双极性D/A转换器(21)的模拟信号输出端连接到阶梯波形信号电压跟随器(22)的输入端，阶梯波形信号电压跟随器(22)输出端得到正常情况下的阶梯波形信号Vof，并连接到加减法运算器(4)的输入端；双极性D/A转换器(21)将输入的数字幅值信号转换成双极性阶梯波形电压信号，通过电压跟随器(22)对该阶梯波形电压信号进行跟随，并对信号起到缓冲和隔离作用。

3.根据权利要求2所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述双极性D/A转换器(21)如果选用双极性电流输出型的D/A转换器，可在其输出端接一个负载电阻(24)，将模拟电流信号进行电流-电压转换，电压跟随器(22)通过对负载电阻(24)一端的阶梯波形模拟电压信号进行跟随得到阶梯波形电压信号Vof；双极性D/A转换器(21)如果选用双极性电压输出型的D/A转换器，电压跟随器(22)可通过对D/A转换器输出端的阶梯波形模拟电压信号进行直接跟随，得到阶梯波形电压信号Vof。

4.根据权利要求1所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述阶梯波形信号生成电路(2)包括：单极性D/A转换器(21’)、恒流源(23)、电压跟随器(22)和负载电阻(24’)；恒流源(23)与单极性D/A转换器(21’)的输出端相连，连接到阶梯波形信号电压跟随器(22)的输入端，阶梯波形信号电压跟随器(22)输出端得到正常情况下的阶梯波形信号Vof，并连接到加减法运算器(4)的输入端；单极性D/A转换器(21’)选用单极性电流输出型的D/A转换器，将输入的数字幅值信号转换成单极性阶梯波形电流信号，输出端连接一个恒流源(23)，将D/A转换器转换得到的单极性阶梯波形电流信号中的直流分量抵消，剩余的交流电流输入到一个负载电阻(24’)，将模拟电流信号进行电流-电压转换，再通过电压跟随器(22)对负载电阻(24’)一端的阶梯波形电压信号进行跟随，并对信号起到缓冲和隔离作用。

5.根据权利要求4所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述恒流源(23)包括：运算放大器(231)、三个电阻(233、234、235)、基准电压(232)和两个PNP三极管(236、237)；两个PNP三极管(236、237)构成PNP型复合管，其中第一PNP三极管(236)的基极连接运算放大器(231)的输出端，该第一PNP三极管(236)的集电极与第二PNP三极管(237)的集电极连接输出电流，该第二PNP三极管(237)的基极连接第一PNP三极管(236)的发射级，第二PNP三极管(237)的发射级反馈连接到运算放大器(231)的反相输入端；第一电阻(233)一端连接到运算放大器(231)的反相输入端，另一端连接到基准电压源(232)；第二电阻(234)一端连接到运算放大器(231)的正相输入端，另一端连接到基准电压源(232)；第三电阻(235)一端连接到运算放大器(231)的正相输入端，另一端接地；调节三个电阻(233、234、235)从而调节恒流源(23)输出电流值；两PNP三极管(236、237)构成PNP型复合管，增加了放大倍数，提高了输出阻抗，与运算放大器(231)形成深度负反馈，通过第二电阻(234)与第三电阻(235)对基准电压源进行分压，在第一电阻(233)两端形成稳定压降，然后通过复合三极管负反馈电路组合成为高输出阻抗的恒流源。

6.根据权利要求4所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述的恒流源(23)包括：运算放大器(231)、三个电阻(233、234、235)、基准电压(232)和两个NPN三极管(236’、237’)；两NPN三极管(236’、237’)构成NPN型复合管，第一NPN三极管(236’)的基极连接运算放大器(231)的输出端，第一NPN三极管(236’)的集电极与第二NPN三极管(237’)的集电极连接吸入电流，第二NPN三极管(237’)的基极连接第一NPN三极管(236’)的发射级，第二NPN三极管(237’)的发射级反馈连接到运算放大器(231)的反相输入端；第一电阻(233)一端连接到运算放大器(231)的反相输入端，另一端连接到基准电压源(232)；第二电阻(234)一端连接到运算放大器(231)的正相输入端，另一端连接到基准电压源(232)；第三电阻(235)一端连接到运算放大器(231)的正相输入端，另一端接地；调节三个电阻(233、234、235)从而调节恒流源(23)输出电流值。两NPN三极管(236’、237’)构成NPN型复合管，增加了放大倍数，提高了输出阻抗，与运算放大器(231)形成深度负反馈，通过第二电阻(234)与第三电阻(235)对基准电压源进行分压，在第一电阻(233)两端形成稳定压降，然后通过复合三极管负反馈电路组合成为高输出阻抗的恒流源。

7.根据权利要求1所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述补偿锯齿波形信号生成电路(3)包括：双极性数控恒流源(31)、积分器(33)和电压跟随器(32)；双极性数控恒流源(31)的模拟信号输出端连接到积分器(33)，得到锯齿波形信号，积分器(33)的电流输入端连接到电压跟随器(32)的输入端，电压跟随器(32)输出端得到补偿锯齿波形信号Voc，并连接到加减法运算器(4)的输入端；双极性输出数控恒流源(31)将输入的数字幅值差信号转换成双极性阶梯波形幅值差电流信号，积分器(33)对输入的幅值差电流信号在每个阶梯上通过自身的电容轮换充放电进行积分，在积分器的一端生成锯齿波形电压信号，电压跟随器(32)对该阶梯波形电压信号进行跟随，并对信号起到缓冲和隔离作用。

8.根据权利要求1所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述的补偿锯齿波形信号生成电路(3)包括：单极性数控恒流源(31’)、恒流源(34)、积分器(33)和电压跟随器(32)；单极性输出D/A转换器(31’)与恒流源(34)的输出端相连，连接到积分器(33)，积分器(33)的电流输入端连接到电压跟随器(32)的输入端，电压跟随器(32)输出端得到补偿锯齿波形信号Voc，并连接到加减法运算器(4)的输入端；单极性数控恒流源(31’)选用单极性电流输出型的D/A转换器，将输入的数字幅值差信号转换成单极性阶梯波形电流信号，输出端连接一个恒流源(34)，将D/A转换器转换得到的单极性阶梯波形电流信号中的直流分量抵消，剩余的交流电流输入到积分器(33)，积分器(33)对输入的幅值差电流信号在每个阶梯上通过自身的电容轮换充放电进行积分，在积分器的一端生成锯齿波形电压信号，再通过电压跟随器(32)对积分器(34)一端的锯齿波形电压信号进行跟随，并对信号起到缓冲和隔离作用。

9.根据权利要求8所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述恒流源(34)包括：运算放大器(341)、三个电阻(343、344、345)、基准电压(342)和两个PNP三极管(346、347)；两PNP三极管(346、347)构成PNP型复合管，第一PNP三极管(346)的基极连接运算放大器(341)的输出端，该第一PNP三极管(346)的集电极与第二PNP三极管(3335)的集电极连接输出电流，该第二PNP三极管(347)的基极连接所述该第一PNP三极管(346)的发射级，该第二PNP三极管(347)的发射级反馈连接到运算放大器(341)的反相输入端；第一电阻(343)一端连接到运算放大器(341)的反相输入端，另一端连接到基准电压源(342)；第二电阻(344)一端连接到运算放大器(341)的正相输入端，另一端连接到基准电压源(342)；第三电阻(345)一端连接到运算放大器(341)的正相输入端，另一端接地；调节三个电阻(343、344、345)，从而调节恒流源(34)输出电流值。两PNP三极管(346、347)构成PNP型复合管，增加了放大倍数，提高了输出阻抗，与运算放大器(341)形成深度负反馈，通过第二电阻(344)与第三电阻(345)对基准电压源进行分压，在第一电阻(343)两端形成稳定压降，然后通过复合三极管负反馈电路组合成为高输出阻抗的恒流源；该恒流源为输出型恒流源，也称正常数恒流源。

10.根据权利要求8所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述恒流源(34)包括：运算放大器(341)、三个电阻(343、344、345)、基准电压(342)和两个NPN三极管(346’、347’)；两个NPN三极管(346’、347’)构成NPN型复合管，第一NPN三极管(346’)的基极连接运算放大器(341)的输出端，该第一NPN三极管(346’)的集电极与第二NPN三极管(347’)的集电极连接吸入电流，该第二NPN三极管(347’)的基极连接第一NPN三极管(346’)的发射级，该第二NPN三极管(347’)的发射级反馈连接到运算放大器(341)的反相输入端；第一电阻(343)一端连接到运算放大器(341)的反相输入端，另一端连接到基准电压源(342)；第二电阻(345)一端连接到运算放大器(341)的正相输入端，另一端连接到基准电压源(342)；第三电阻(345)一端连接到运算放大器(341)的正相输入端，另一端接地；调节三个电阻(343、344、345)从而调节恒流源(34’)输出电流值；两NPN三极管(346’、3335’)构成NPN型复合管，增加了放大倍数，提高了输出阻抗，与运算放大器(341)形成深度负反馈，通过第二电阻(344)与第三电阻(345)对基准电压源进行分压，在第一电阻(343)两端形成稳定压降，然后通过复合三极管负反馈电路组合成为高输出阻抗的恒流源。

11.根据权利要求7或8所述的一种基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述的积分器(33)包括：模拟开关(331)、限流电阻(332)、两个积分电容(333、334)和基准电压源(335)；模拟开关(331)有四个端点A、B、X和Y；端点X与双极性数控恒流源(31)或单极性数控恒流源(31’)的输出端相连，端点A与第一积分电容(333)相连，端点B与第二积分电容(334)相连，端点Y经过限流电阻(332)与基准电压源(335)或者地(336)相连；当端点X与端点A相连，端点Y与端点B相连的时候，电流对第一积分电容(333)充电，第二积分电容(334)与基准电压源(335)或者地(336)相连，进行放电；当端点X与端点B相连，端点Y与端点A相连的时候，电流对第二积分电容(334)充电，第一积分电容(333)与基准电压源(335)或者地(336)相连，进行放电；模拟开关(331)切换由可编程逻辑器件(1)控制，输入到积分器(33)阶梯波形的幅值差电流信号在每个阶梯上轮流对两个电容进行充电，在积分器的输入端X就能得到一个每一个锯齿斜率与输入电流信号在每个阶梯上幅值大小成正比的锯齿波形电压信号。

12.根据权利要求1所述的基于直接数字频率合成技术的低功耗低失真信号发生器，其特征在于：所述的加减运算器(4)包括：运算放大器(41)、四个输入电阻(42、43、44、45)，反馈电阻(46)和基准电压源(335)或着地(336)；阶梯波形信号Vof和补偿锯齿波形信号Voc分别通过输入电阻(42、43)连接到运算放大器(41)的反相输入端；反馈电阻(46)连接运算放大器(41)的反相输入端和输出端；第三个输入电阻(44)一端连接运算放大器(41)的正相输入端，另一端连接基准电压源(335)或者地(336)；第四个输入电阻(45)一端连接第一运算放大器(41)的正相输入端，另一端接地；阶梯波形电压信号Vof和补偿锯齿波形电压信号Voc通过加减运算器(4)进行叠加实现补偿，生成折线波形信号Vo。

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