JP3070809B2 - Function Generator - Google Patents

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JP3070809B2
JP3070809B2 JP5193324A JP19332493A JP3070809B2 JP 3070809 B2 JP3070809 B2 JP 3070809B2 JP 5193324 A JP5193324 A JP 5193324A JP 19332493 A JP19332493 A JP 19332493A JP 3070809 B2 JP3070809 B2 JP 3070809B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、任意の波形データが格
納されたメモリより適宜に波形データを読み出しアナロ
グ変換して出力するようにしたデジタル方式のファンク
ション・ジェネレータに関し、詳しくは波形出力にオフ
セットを与えると共に高分解能・高精度の直流電圧を発
生するための改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital type function generator in which arbitrary waveform data is read from a memory in which arbitrary waveform data is stored, converted into analog data, and output. And an improvement for generating a high-resolution and high-precision DC voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりデジタル回路やDA変換器を使
用したファンクション・ジェネレータはよく知られてい
る。図2はこの種のファンクション・ジェネレータの一
例を示す要部構成図である。図において、1はアドレス
・ジェネレータ(位相演算器とも呼ばれる)であり、ア
ダー2とラッチ3で構成され、クロック(ここでは直接
関係がないので、そのクロックの発生元は図示しない)
が入力されるごとに所定の値(N)を累積加算した値を
出力する。この出力はメモリ4に対するアドレスとして
用いられる。メモリ4には正弦波や三角波等の時系列デ
ータがアドレス順に記憶されていて、アドレス指定によ
り読み出された波形データはデジタル・アナログ変換器
(以下DA変換器という)5に入力される。
2. Description of the Related Art Conventionally, function generators using digital circuits and DA converters are well known. FIG. 2 is a main part configuration diagram showing an example of this type of function generator. In the figure, reference numeral 1 denotes an address generator (also referred to as a phase calculator), which is composed of an adder 2 and a latch 3 and has a clock (the source of the clock is not shown here because it has no direct relationship here).
Every time is input, a value obtained by cumulatively adding a predetermined value (N) is output. This output is used as an address for the memory 4. Time-series data such as a sine wave and a triangular wave are stored in the memory 4 in the order of addresses, and the waveform data read by addressing is input to a digital / analog converter (hereinafter, referred to as a DA converter) 5.

【0003】DA変換器5としては一般に高速形のもの
が使用され、クロックが与えられるごとに入力信号をア
ナログ変換して出力する。6はDA変換器5の出力信号
の不必要な周波数成分(波形メモリ4から読み出しDA
変換することによって生じた波形の乱れ部分)を除去す
るローパスフィルタである。
In general, a high-speed DA converter 5 is used, which converts an input signal into an analog signal and outputs it every time a clock is applied. 6 is an unnecessary frequency component of the output signal of the DA converter 5 (DA
This is a low-pass filter that removes a waveform disturbance caused by the conversion.

【0004】なお、アドレス・ジェネレータ1、メモリ
4、DA変換器5、ローパスフィルタ6から成る部分
は、いわゆるデジタル・ダイレクト・シンセサイザ(D
DS)と呼ばれる部分である。
[0004] A portion composed of an address generator 1, a memory 4, a DA converter 5, and a low-pass filter 6 is a so-called digital direct synthesizer (D / D).
DS).

【0005】ローパスフィルタ6の出力は加算器7によ
りオフセット電圧Voff と加算され、抵抗9経由で出力
端子10へ送出される。オフセット電圧Voff は可変で
あり、電圧発生器8より出力される。抵抗9としては通
常50Ωの抵抗が使用される。
[0005] The output of the low-pass filter 6 is added to the offset voltage Voff by the adder 7 and sent to the output terminal 10 via the resistor 9. The offset voltage Voff is variable and is output from the voltage generator 8. Usually, a resistor of 50Ω is used as the resistor 9.

【0006】このような構成によれば、クロックが入力
されるごとに設定値Nずつ増加するアドレスで波形メモ
リの内容(波形データ)を読み出し、そのアナログ波形
を出力端子10から送出することができる。なお、波形
メモリに格納する波形データを適宜に設定することによ
り所望のアナログ波形を発生させることができ、設定値
Nの値を変えることにより出力信号の周波数を容易に変
えることができる。なお、波形メモリ4の波形データを
一定値にすることにより、直流電圧を発生することもで
きる。
According to such a configuration, the contents (waveform data) of the waveform memory can be read from the address which increases by the set value N each time the clock is input, and the analog waveform can be transmitted from the output terminal 10. . A desired analog waveform can be generated by appropriately setting the waveform data stored in the waveform memory, and the frequency of the output signal can be easily changed by changing the value of the set value N. By setting the waveform data in the waveform memory 4 to a constant value, a DC voltage can be generated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような従
来のファンクション・ジェネレータでは、高速クロック
でDA変換器を動作させると、クロックの周波数が高く
なるに従ってDA変換器出力の直流レベルの変化が大き
くなり、いわゆる直流的安定度が悪くなってくる。その
ため、正確なオフセット電圧Voff を重畳しているにも
かかわらず出力端子10に現れる信号のオフセットは不
正確なものとなってしまうという欠点があった。また、
このファンクション・ジェネレータを直流電圧発生器と
して用いる場合、出力インピーダンスが50Ω(抵抗9
の抵抗値)と固定であり、電圧発生器としては出力イン
ピーダンスが高すぎるという問題がある。
In such a conventional function generator, when the D / A converter is operated with a high-speed clock, the change in the DC level of the output of the D / A converter increases as the clock frequency increases. In other words, the so-called DC stability deteriorates. For this reason, there is a disadvantage that the offset of the signal appearing at the output terminal 10 becomes inaccurate even though the correct offset voltage Voff is superimposed. Also,
When this function generator is used as a DC voltage generator, the output impedance is 50Ω (resistance 9
And the output impedance is too high for a voltage generator.

【0008】本発明の目的は、このような点に鑑みて、
任意波形を発生させるときは高精度なオフセット電圧が
設定できる任意波形発生器に、また直流電圧を発生させ
るときは低出力インピーダンスで高精度の直流電圧を発
生する直流電圧発生器に成り得るファンクション・ジェ
ネレータを実現することにある。
[0008] In view of the above, an object of the present invention is to provide:
A function that can be used as an arbitrary waveform generator that can set a high-precision offset voltage when generating an arbitrary waveform, and a DC voltage generator that generates a high-precision DC voltage with low output impedance when generating a DC voltage. The realization of a generator.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、DDS方式により任意のアナログ
波形を適宜の周波数で発生することのできるファンクシ
ョン・ジェネレータにおいて、オフセット値を設定する
と共に前記周波数に関連して生じるDDSの直流的変化
を補正したオフセット値も設定することのできる機能を
含む制御演算回路と、前記オフセット値をアナログ変換
するDA変換器と、前記DDS出力をスイッチを介して
受けると共に前記DA変換器の出力を受け、適宜に増幅
して出力すると共に出力インピーダンスを切り替えるこ
とのできる増幅器を具備し、任意波形発生の場合は前記
DDS出力とDA変換器の出力を加算増幅して送出し、
直流電圧発生の場合は増幅器の出力を低インピーダンス
に切り替えると共に前記スイッチをオフにして前記DA
変換器からのオフセット電圧のみを増幅して出力するよ
うに構成したことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a function generator capable of generating an arbitrary analog waveform at an appropriate frequency according to the DDS method. A control operation circuit including a function capable of setting an offset value corrected for a DC change of the DDS caused in relation to the frequency, a DA converter for converting the offset value into an analog signal, and a DDS output through a switch. And an amplifier capable of appropriately amplifying and outputting the output of the DA converter and switching the output impedance. In the case of generating an arbitrary waveform, the DDS output and the output of the DA converter are added and amplified. And send it out,
In the case of DC voltage generation, the output of the amplifier is switched to low impedance,
It is characterized in that only the offset voltage from the converter is amplified and output.

【0010】[0010]

【作用】制御演算回路により設定されるオフセット電圧
は高分解能で高精度なDA変換器より発生させる。な
お、制御演算回路ではDDSにおいて周波数に関連して
生じる直流分の変化も補正したオフセットをDA変換器
に与える。これにより、周波数に関係なく直流分の安定
な任意波形を発生させることができる。他方直流電圧を
出力する場合は、DDS出力を切り離し、上記DA変換
器の出力(オフセット電圧)のみを増幅して出力する。
更にこの場合は増幅器の出力インピーダンスが低インピ
ーダンスとなるようにスイッチにより回路接続を切り替
える。
The offset voltage set by the control operation circuit is generated by a high-resolution and high-precision DA converter. In the control operation circuit, an offset in which a change in the DC component generated in relation to the frequency in the DDS is corrected is given to the DA converter. As a result, a stable arbitrary waveform of the DC component can be generated regardless of the frequency. On the other hand, when a DC voltage is output, the DDS output is disconnected, and only the output (offset voltage) of the DA converter is amplified and output.
Further, in this case, the circuit connection is switched by a switch so that the output impedance of the amplifier becomes low.

【0011】[0011]

【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明に係るファンクション・ジェネレータの一
実施例を示す要部構成図である。図において、図2と同
等部分には同一符号を付し、その説明は省略する。11
は第1のスイッチであり、オフセット加算か直流電圧発
生かを選択するためのスイッチである。12は高精度の
増幅器であり、2つの入力すなわちローパスフィルター
6から出力される波形信号とDA変換器20からの直流
電圧の2つの入力の両方を加算あるいは直流電圧のみを
適宜増幅し、更に出力インピーダンスを2段階に切り替
えることができるように構成されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing one embodiment of a function generator according to the present invention. In the figure, parts that are the same as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. 11
Is a first switch, which is a switch for selecting between offset addition and DC voltage generation. Numeral 12 denotes a high-precision amplifier, which adds two inputs, that is, both the waveform signal output from the low-pass filter 6 and the two inputs of the DC voltage from the DA converter 20, or amplifies only the DC voltage, and further outputs The impedance can be switched in two stages.

【0012】更に増幅器12の構成について詳述すれば
次の通りである。13は演算増幅器であり、その非反転
入力端はコモンラインに接続され、またその反転入力端
には第1の入力抵抗14と第2の抵抗15および帰還抵
抗16の一端がそれぞれ接続されている。前記入力抵抗
14の他端にはスイッチ11経由のローパスフィルター
6の出力が加えられ、入力抵抗15の他端には第2のD
A変換器20の出力が加えられている。演算増幅器13
の出力端は抵抗18を介して出力端子10に接続される
と共に、第2のスイッチ17を介して帰還抵抗16の他
端に接続されている。また、抵抗18と出力端子10と
の共通接続点Aと帰還抵抗16と第2のスイッチ17と
の共通接続点Bの間には第3のスイッチ19が接続され
ている。第2および第3のスイッチはインピーダンス切
り替え用のスイッチで、通常相補的にオン/オフする。
The configuration of the amplifier 12 will be described in detail below. An operational amplifier 13 has a non-inverting input terminal connected to a common line, and an inverting input terminal connected to one end of a first input resistor 14, a second resistor 15, and a feedback resistor 16, respectively. . The output of the low-pass filter 6 via the switch 11 is applied to the other end of the input resistor 14, and the second D
The output of the A converter 20 is added. Operational amplifier 13
Is connected to the output terminal 10 via a resistor 18 and to the other end of the feedback resistor 16 via a second switch 17. A third switch 19 is connected between a common connection point A between the resistor 18 and the output terminal 10 and a common connection point B between the feedback resistor 16 and the second switch 17. The second and third switches are switches for switching impedance and are normally turned on / off complementarily.

【0013】第2のDA変換器20は、高分解能で高精
度な直流電圧を発生するDA変換器である。なお、動作
速度は低速であってもかまわない。21は制御演算回路
であり、図示しない入力手段から与えられる情報に応じ
て、アドレス・ジェネレータ1に与える規定値Nの設
定、DA変換器20に与えるオフセット電圧値の設定、
スイッチ11,17,19のオン・オフ制御などの機能
を有する。
The second DA converter 20 is a DA converter that generates a high-resolution and high-precision DC voltage. Note that the operation speed may be low. Reference numeral 21 denotes a control operation circuit, which sets a specified value N to be applied to the address generator 1, sets an offset voltage value to be applied to the DA converter 20,
It has functions such as on / off control of the switches 11, 17, and 19.

【0014】このような構成における動作を次に説明す
る。 (1) オフセット電圧の重畳したアナログ波形を出力する
場合 第1のスイッチ11をオンにし、増幅器12にDDSか
らのアナログ波形信号を加えると共にDA変換器20か
らも直流オフセット電圧を加える。第2のスイッチ17
をオン、第3のスイッチ19をオフにしておくことによ
り、出力インピーダンス50Ωのファンクション・ジェ
ネレータが実現できる。
The operation in such a configuration will be described below. (1) When outputting an analog waveform on which an offset voltage is superimposed The first switch 11 is turned on, an analog waveform signal from the DDS is applied to the amplifier 12, and a DC offset voltage is also applied from the DA converter 20. Second switch 17
Is turned on and the third switch 19 is turned off, a function generator having an output impedance of 50Ω can be realized.

【0015】なお、ファンクション・ジェネレータでは
周波数の高いアナログ波形も出力可能なように高速のD
A変換器5が使用されるが、前述のように高速のDA変
換器は通常直流レベルが不安定で、周波数に関連して直
流レベルが変わるという問題がある。しかしながら、本
発明では周波数に関連して(周波数はクロックの周波数
とアドレス・ジェネレータに与える規定値Nとから決ま
る)生じる直流レベルの変化分を制御演算回路21によ
り補正してオフセット値を設定するようにしているた
め、波形に重畳したオフセット(直流分)は周波数の影
響を受けない安定なものとなっている。
In the function generator, a high-speed D signal is output so that a high-frequency analog waveform can be output.
The A-converter 5 is used, but as described above, the high-speed D / A converter usually has a problem that the DC level is unstable and the DC level changes in relation to the frequency. However, in the present invention, the control arithmetic circuit 21 corrects the change in the DC level caused by the frequency (the frequency is determined by the clock frequency and the specified value N given to the address generator) to set the offset value. Therefore, the offset (DC component) superimposed on the waveform is stable without being affected by the frequency.

【0016】他方DA変換器20は直流レベルを扱うた
め低速のDA変換器でよい。低速のDA変換器で済むと
いうことは高分解能で高精度なDA変換器も容易に作成
あるいは入手でき、したがって高精度な直流分をDDS
出力波形に容易に重畳することができる。
On the other hand, the DA converter 20 may be a low-speed DA converter for handling a DC level. The fact that a low-speed D / A converter is sufficient means that a high-resolution and high-precision D / A converter can be easily created or obtained.
It can be easily superimposed on the output waveform.

【0017】(2) 高精度な直流電圧発生器とする場合 第1のスイッチ11および第2のスイッチ17をオフ、
第3のスイッチ19のみオンとした状態でオフセット値
を設定する。DA変換器20の出力は増幅器12で直流
増幅され出力されるが、増幅器12も高精度であるた
め、端子10からは高精度な直流電圧が発生する。な
お、この場合第3のスイッチ19をオンにしたことによ
り出力は低インピーダンスとなる。
(2) In the case of using a high-accuracy DC voltage generator: The first switch 11 and the second switch 17 are turned off.
The offset value is set with only the third switch 19 turned on. The output of the D / A converter 20 is DC-amplified and output by the amplifier 12. Since the amplifier 12 also has high precision, a high-precision DC voltage is generated from the terminal 10. In this case, the output becomes low impedance by turning on the third switch 19.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
フセット電圧発生に低速ではあるが高分解能で高精度な
DA変換器を使用することにより、DDSから出力され
る高速信号に対して高精度な直流分を容易に重畳するこ
とができる。また、高速DA変換器の出力の後段に第1
のスイッチを挿入し、そのスイッチをオフにすることに
より高精度な直流電圧のみを増幅して出力する高精度な
直流電圧発生器に早変わりすることもできる。更に第2
および第3のスイッチのオン・オフにより簡単に出力イ
ンピーダンスの切り替えができるという利点がある。
As described above, according to the present invention, by using a low-speed but high-resolution and high-precision DA converter for generating an offset voltage, a high-speed signal output from the DDS can be used at a high speed. Accurate DC components can be easily superimposed. Also, the first stage is provided after the output of the high-speed DA converter.
By inserting this switch and turning off the switch, it is possible to quickly change to a high-precision DC voltage generator that amplifies and outputs only a high-precision DC voltage. Second
Also, there is an advantage that the output impedance can be easily switched by turning on / off the third switch.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るファンクション・ジェネレータの
一実施例を示す要部構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing one embodiment of a function generator according to the present invention.

【図2】従来のファンクション・ジェネレータの一例を
示す要部構成図である。
FIG. 2 is a main part configuration diagram showing an example of a conventional function generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アドレス・ジェネレータ 2 アダー 3 ラッチ 4 波形メモリ 5 DA変換器 6 ローパスフィルタ 10 出力端子 11 第1のスイッチ 12 増幅器 13 演算増幅器 14,15 入力抵抗 16 帰還抵抗 17 第2のスイッチ 18 抵抗 19 第3のスイッチ 20 DA変換器 21 制御演算回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Address generator 2 Adder 3 Latch 4 Waveform memory 5 DA converter 6 Low-pass filter 10 Output terminal 11 First switch 12 Amplifier 13 Operational amplifier 14, 15 Input resistance 16 Feedback resistance 17 Second switch 18 Resistance 19 Third Switch 20 DA converter 21 Control operation circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】DDS方式により任意のアナログ波形を適
宜の周波数で発生することのできるファンクション・ジ
ェネレータにおいて、 オフセット値を設定すると共に前記周波数に関連して生
じるDDSの直流的変化を補正したオフセット値も設定
することのできる機能を含む制御演算回路と、前記オフ
セット値をアナログ変換するDA変換器と、 前記DDS出力をスイッチを介して受けると共に前記D
A変換器の出力を受け、適宜に増幅して出力すると共に
出力インピーダンスを切り替えることのできる増幅器を
具備し、任意波形発生の場合は前記DDS出力とDA変
換器の出力を加算増幅して送出し、直流電圧発生の場合
は増幅器の出力を低インピーダンスに切り替えると共に
前記スイッチをオフにして前記DA変換器からのオフセ
ット電圧のみを増幅して出力するように構成したことを
特徴とするファンクション・ジェネレータ。
A function generator capable of generating an arbitrary analog waveform at an appropriate frequency by a DDS method, wherein an offset value is set, and an offset value corrected for a DC change of the DDS caused by the frequency. A control operation circuit including a function capable of setting the offset value, a D / A converter for converting the offset value into an analog signal, and receiving the DDS output via a switch,
It has an amplifier that receives the output of the A converter, amplifies and outputs the output as appropriate, and can switch the output impedance. In the case of generating an arbitrary waveform, the DDS output and the output of the DA converter are added and amplified and transmitted. A function generator configured to switch the output of the amplifier to a low impedance when a DC voltage is generated and to turn off the switch to amplify and output only the offset voltage from the DA converter.
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