利用双通道任意波形 发生器生成差分信号
将单端信号转变为差分信号
目前有两种常见的方法将单端信号源输出端的定制 硬件来生成差分信号: 一种是使用差分放大器电路设计; 我们将在今后详细介绍该方法。另一种方法是使用图1所 示的转换电路。使用定制硬件生成差分信号不仅增加了 额外的工作量，而且使测试变得更为复杂性，并降低信 号的质量。信号质量的降低是由定制硬件的非理想特性 造成的。当生成差分信号并测试器件 (例如ADC或仪器放 大器) 时，由于定制硬件会增加失真，从而可能限制测试 精度。另外，测试技术指标的建立也比较困难，因为您 必须识别定制硬件中每一个产生误差的根源并进行定量 分析。
测量技巧
第10卷, 第1期
利用双通道任意波形 发生器生成差分信号
单端信号是指可以同其他信号 共享参考电平 (例如地线) 的信号，所 以单端信号只需要一条路径或导线; 差分信号由一对路径组成，两个路 径在任何给定时间都专属于一个信 号，其中一条路径的电势高于另一 条路径。差分信号使用两条导线而 非单导线，因此会增加系统的复杂 性，但与单端信号相比具有许多性 能优势。
● 黄色信号是连接至单端FAWG的差分放大器输出的差分 信号。
● 绿色信号是33522A双通道生成的差分信号。
● 紫色信号是在差分放大器输入之前由单端FAWG输出的 信号。
从图4a的截图，我们可以清楚地看到差分放大器输 出的信号伴有噪声和振铃，差分放大器 (紫色) 的信号输 入没有发生失真，由此可知失真来自差分放大器电路。 由于我们使用的差分放大器具有300 MHz的带宽，且振幅 没有衰减，可见也不是带宽的问题。为了获取更好的信
分信号所必须具备的。另外，该功能使您只需要在一个 通道中设置任意波形或内置波形，反转波形将自动追踪 到另一个通道。
Agilent33522A双通道函数和任意波形发生器具有追 踪功能，可利用两个单端通道来构成一个差分信号通 道。下面是差分信号的示例。通过一个单端FAWG和一个 定制差分放大器电路，可生成一组差分信号。使用双通 道33522AFAWG可生成另一组差分信号。
双通道FAWG与包含定制硬件的单通道FAWG 之比较
使用高质量单端FAWG作为差分放大器输入。图2显 示了设置示意图。
单端信号
差分信号
单端信号发生器
直流偏置
大电阻
直流偏置
图1. 单端信号 — 差分信号转换器
使用双通道FAWG生成差分信号
FAWG上的两个单端通道经过组合后，可变成一个 差分信号通道。为了实现这一点，我们需要将每个通道 的两个“低”或公共端连接连在一起，将一个通道的 “高”连接用作差分通道的高信号路径，将另一个通道 的“高”连接用作反转电路或低信号路径。除了上述两 个通道外，我们还需要通道追踪功能，这往往是大多数 双通道波形发生器所缺乏的。该功能使您能够创建一个 从通道一到通道二的输出信号的反转镜像，这是生成差
测量技巧
使用不具备追踪功能的双通道FAWG将使通道 输出之间产生定时误差，从而导致差分信号失真加 重。必须在每个通道上同时进行通道设置 (例如打 开输出或改变频率)，否则输出之间的时间和相位 将被关闭。若要同时更改设置，通常需要添加硬件 和软件触发，因此增加了设置的复杂性。即使有了 触发，仍然还会存在通道输出之间的定时差异并造 成输出漂移，为了消除漂移，还需要使用示波器来 监测输出之间的定时差异，以便在必要时候进行 调整。但是，如果使用具有追踪功能的FAWG (例如 33522A) 就无需进行上述处理。
差分信号的优势包括更出色的 信噪比、更小的定时误差和更少的 串扰。这些优势使得差分信号能够 普遍用于ADC输入、仪器的放大器、 测量用传感器 (例如加速计) 以及通信 信号等应用。工程师在设计和测试 采用差分信号的器件时，可能面临 仿真测试用差分信号的挑战，原因 在于大多数函数和任意波形发生器 (FAWG) 只有单端输出，而可以生成 差分信号的仪器往往相当昂贵。使 用单端仪器生成差分信号需要定制 硬件，以便将单端信号转换为差分 信号。在本期测量简报中，我们将 介绍如何使用双通道FAWG在低成本 情况下生成精确的差分信号。
图3. 追踪模式下33522A输出的简单示意图。
在图3中，各通道的BNC端或低端用黑色圆圈表 示。将BNC连接到33522A，并对33522A进行配置，使通 道2可以追踪通道1，因此您只需要在通道1建立一个信 号，通道2的输出端将输出一个与通道1信号同步且反转 的信号。
2
例如，我们使用差分输入高分辨率数字转换器来 测量和捕捉三个信号。在该示例中我们使用的信号为 500 KHz方波信号。图4a显示了信号在数字转换器上的屏 幕截图。这三个信号:
号完整性，我们将更大的接地层和若干旁路电容器添加 至图2的差分放大器电路两种，在图4b中看到差分电路的 信号完整性得到了改善。
如图4b所见，当我们投入更多的时间改进差分放大 器电路设计之后，可以显著地消除信号噪声，但是仍然 存在大量的振铃。若是继续使用各种模拟电路技术和元 器件来调试电路，可以获取更好的信号完整性。但是这 将耗费更多时间且增加了电路的复杂性，而且这些努力 也可能只对一种波形在一个频率点有效。因此，即使工 程师作了这么多复杂的工作，也只可能对其设计的产品 进行一小部分测试。
图2. 具有差分放大电路的单端信号发生器
在图2中，我们在不同电路中选择相应的电阻，使增 益值达到1。将直流偏置设置为0 V。在建立电路时，尽可 能将信号路径或导线保持在最短长度，以获得更好的信 号完整性。图3显示了33522A的设置。
信号 输出
差分信号 输入
通道2 输出
本文中的产品指标和说明可不经通知而更改 © Agilent Technologies, Inc. 2010 出版号: 5990-5897CHCN 2010年7月 印于北京
3
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这个示例说明使用具有追踪功能的双通道FAWG代替 包含定制硬件的单通道FAWG，不仅能节省大量的测试时 间，而且能获得卓越的精度。
通道1 差分放大器输出
图4a: 信号输出1示例
通道2 33522A输出 (使用双通道)
通道3 传送至差分放大器输入端的单端输出
图4b: 信号输出2示例
测量技巧
当差分信号需要使用直流偏置时，使用双通道 FAWG还可获得另一个优势。当使用定制硬件时，若 要在信号中建立直流偏置，需要使用其他设备，例 如电源或DAC。使用具有追踪功能的双通道FAWG可 避免上述情况，因为其具有内置的偏置功能。
总结
使用双通道函数和任意波形发生器提供了一个低成 本的方法，可以生成精确的差分模拟和数字信号。若使 用双通道生成差分信号，其中一个通道的高端作为差分 高端; 另一个通道的高端作为差分低端。另外，每个通道 的单独共用端须具有相同的电势。除了两个并行通道之 外，FAWG还需要通道追踪功能，以便在一个通道输出上 生成另一个通道的反转镜像，且频率和相位完全匹配。 33522AFAWG具有两个通道以及追踪功能，可轻松地生成 精确的差分信号。正如我们在示例中所见，相对于使用 包含定制硬件的单端仪器而言，使用33522A可降低系统 复杂性、提供更出色的灵活性且生成更高质量的信号。
概述
一家工业电子监控设备的制造商正在设计振动监测电路，并希 望仿真振动传感器的输出条件来对该电路进行测试。设计团队使用平 衡差分输出加速度计作为振动传感器，将加速度计的差分输出送至输 入调节电路的原型机 (由一个仪器放大器、若干滤波器和一个ADC组 成)。为了正确设置偏置和增益并调整设计的带宽，设计团队需要仿真 在不同振动情景中加速度计的输出。他们通过数字转换器搜集加速度 计的输出数据，并将这些经过数字转换的 数据下载至.csv文件中，再使用U盘 将.csv文件上传至Agilent33522双通道 函数和任意波形发生器中。设计团 队利用33522A的双通道间的差分追 踪功能，将33522A的两个单端通道 构成了一个差分通道。至此，他们 可以轻松地测量和调试其振动监测 电路的输入信号。
SIGLENT SDG2000X 双通道功能 随机波形生成器资料说明书
SDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform GeneratorWWW.SIGLENT .COMOverviewSIGLENT’s SDG2000X is a series of dual-channel function/arbitrary waveform generators with specifications of up to 120MHz maximum bandwidth, 1.2GSa/s sampling rate and 16-bit vertical resolution. The proprietary TrueArb & EasyPulse techniques help to solve the weaknesses inherent in traditional DDS generators when generating arbitrary, square and pulse waveforms. With advantages above, SDG2000X can provide users with a variety of high fidelity and low jitter signals, which can meet the growing requirements of complex and extensive applications.Key FeaturesDual-channel, 120MHz maximum bandwidth, 20Vpp maximumoutput amplitude, high fidelity output with 80dB dynamic range High-performance sampling system with 1.2GSa/s sampling rate and 16-bit vertical resolution. No detail in your waveforms will be lostInnovative TrueArb technology, based on a point-by-point architecture, supports any 8pts~8Mpts Arb waveform with a sampling rate in range of 1μSa/s~75MSa/sInnovative EasyPulse technology, capable of generating lower jitter Square or Pulse waveforms, brings a wide range and extremely high precision in pulse width and rise/fall times adjustmentPlenty of analog and digital modulation types: AM 、DSB-AM 、FM 、PM 、FSK 、ASK 、PSK and PWM Sweep and Burst function Harmonic function196 built-in arbitrary waveforms High precision Frequency Counter Standard interfaces: USB Host, USB Device （USBTMC ）, LAN（VXI-11）Optional interface: GPIB4.3” touch screen display for easier operationWWW.SIGLENT .COMSDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform GeneratorModels and Key SpecificationsCharacteristicsHigh-performance Sampling SystemBenefiting from a 1.2GSa/s and 16-bit sampling system, SDG2000X achieves extremely high accuracy performance in both time domain and amplitude, which results in more accurately reconstructed waveforms and lower distortion.SDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform GeneratorWWW.SIGLENT .COMExcellent Analog Channel Performance输出白噪声测试获得的系统-3dB 带宽在120MHz 以上Capacity of outputting large signal at high frequency. Dual-channel, 20 Vpp amplitude can be guaranteed even @20 MHz.The bandwidth of analog channels proves to be greater than 120MHz, via doing a frequency response test with white noise.Low noise floor , improves signal-noise ratio.High fidelity sine output. Almost no spurious observed @60MHz, 0dBm.CharacteristicsWWW.SIGLENT .COMSDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform GeneratorInnovative EasyPulse TechnologyInnovative TrueArb TechnologyThe Pulse width can be fine-tuned to the minimum of 16.3ns with the adjustment step as small as 100ps.The rise/fall times can be set independently to the minimum of 8.4ns at any frequency and to the maximum of 22.4s. The adjustment step is as small as 100 ps.When a Square/Pulse waveform is generated by DDS, there will be a one-clock-jitter if the sampling rate is not an integer-related multiple of the output frequency.SDG2000X EasyPulse technology successfully overcomes this weakness in DDS designs and helps to produce low jitter Square/Pulse waveforms.TrueArb generates arbitrary waveforms point by point, never skips any point so that it can reconstruct all the details of the waveform as defined.As with EasyPulse, TrueArb effectively overcomes the defect that DDSmay cause the one-clock-jitter in arbitrary waveforms.For arbitrary waveforms, TrueArb not only has all the advantages of traditional DDS, but also eliminates the probability that DDS may cause serious jitter anddistortion.SDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform GeneratorWWW.SIGLENT .COMModulationSweep4.3” Touch Screen Display Arbitrary Waveform Software EasyWaveXBurstFrequency CounterCharacteristicsSDG2000X supports plenty of modulation types, such as AM, FM, PM, FSK, ASK, PSK, DSB-AM, and so on. The modulation source can be configured as “Internal” or “External”.SDG2000X supports two Sweep modes, “Linear” and “Log”. Two Sweep directions, “Up” and “Down” and three Sweep sources, “Internal”, “External” and “Manual”.EasyWaveX is an arbitrary waveform software platform that supports waveform creation and editing. It features manual drawing, as-well-as line, equation, and coordinate editing modes. It is also a convenient way for users to edit their own arbitrary waveforms.4.3” touch screen display, makes operation much more convenient.SDG2000X supports two Burst modes, “N cycle” and “Gated”. The Burst source can be configured as “Internal” , “External” or “Manual”High precision Frequency Counter with an input frequency range of0.1Hz~200MHz.WWW.SIGLENT .COMSDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform GeneratorSpecificationsAll specifications apply to both channels. Unless otherwise stated, all specifications are not guaranteed unless the following conditions are met:• The generator is within calibration period of validity• The generator has been working continuously for at least 30 minutes at a specified temperature (18℃ ~ 28℃).SDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform Generator SpecificationsNote 1: The specification will be divided by 2 while applied to a 50Ω load.SDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform Generator SpecificationsSDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform Generator SpecificationsSDG2000X Series Function/Arbitrary Waveform Generator SpecificationsOrdering InformationFacebook: SiglentTech。
一路信号差分两路输出原理
一路信号差分两路输出原理说起来一路信号差分两路输出，这事儿听着挺玄乎，其实呢，跟咱们平常过日子一样，简单又实在。
你比如说，咱家里头那电话线，一根信号线，一根地线，地线就像是个参照物，让那头接电话的人能听明白你说的是啥。
这就是单端信号，一根线走天下，可它有个毛病，就是爱受干扰。
想象一下，你要是在火车站那种嘈杂地儿打电话，周围那些个声音，七嘴八舌的，都能把你的声音给淹没了，对方听着费劲。
信号传输也是这个理儿，电磁干扰一来，单端信号就容易出问题。
那咋办呢？咱得想个招儿，让它抗干扰能力强点。
于是，差分信号就登场了。
差分信号，就像是两个人在一块儿唱对台戏，你唱高音我唱低音，声音大小一样，但方向相反。
这样一来，即便是周围乱糟糟的，只要两个人配合得好，唱出来的戏还是原汁原味。
差分信号，说白了就是两根线，一根传原信号，一根传反转的信号。
这俩信号，电压上一个比中心电压高，一个比中心电压低，电流方向还相反。
接收那头呢，有两个输入端，一个正端，一个负端，它比较的是这两个信号之间的电压差。
要是正端电压高于负端，那就是“1”，要是低于呢，那就是“0”。
这二进制的东西，跟咱们以前学的那个算盘珠子似的，拨上拨下，就代表着不同的意思。
差分信号的好处可不少。
首先，它抗干扰能力强。
就像两个人在唱对台戏，周围的噪音再大，只要他们俩声音保持一致，听的人就能听明白。
差分信号也是这个理儿，噪声同时作用在两个信号线上，对两个信号的影响是一样的，这样一来，两个信号之间的差值还是不变的，信号的逻辑值也就保住了。
再者，差分信号还能有效抑制电磁干扰（EMI）。
这就好像两个人在一块儿练太极拳，你推我搡，力气都抵消了，对外界的影响也就小了。
差分信号也是，正负两路信号的电磁辐射相互抵消，对其他电路的影响也就小了。
还有啊，差分信号的时序定位准确。
接收端看的是两个信号幅值之差发生正负跳变的点，作为判断逻辑0/1跳变的点。
这就像两个人在一块儿数数，数到一块儿去了，那肯定是没错的。
宽带双通道波形产生模块设计与实现
摘要摘要伴随着数字电路和软件无线电的发展，在现代雷达电子战中，宽带雷达信号以其良好的目标检测和识别能力以及抗各种有源无源干扰，而备受各国的重视。
不仅如此，在电子战中还需要宽带雷达能够产生频率捷变和任意波形输出的能力。
在某些情况下，还要求具备多通道输出几种不同信号的能力。
与此同时，作为雷达波形产生的关键技术——DDS得到了广泛的应用，基于可编程的数字波形产生器具有稳定性高、参数可调、多种波形输出的能力。
因此对宽带双通道波形产生模块的研究具有非常重要的意义。
本文在深入研究和分析了两种不同的DDS工作原理和误差模型以及三种产生中频信号的方法之后，提出了基于直接数字波形合成技术，采用数字基带+数字正交调制的方式进行波形设计。
本文在FPGA内不仅采用了多相滤波和多相NCO的多路并行结构进行降采样处理，同时还利用了Altera提供的片上系统NIOS II对波形参数控制，增加系统的灵活性。
最后对设计的方案进行功能仿真，包括延时和同步性，不同带宽，不同中心频率以及不同信号形式，测试结果完全符合设计指标，证明了本设计模块实现了宽带双通道波形输出。
本文的主要工作分为以下几点：1、介绍了雷达信号处理的一些基本理论，并分析了DDS的工作原理和误差模型以及中频线性调频信号的产生方法。
2、研究了多相滤波和多相NCO的结构，在此基础上分析验证了多路并行结构代替内插的可行性。
3、介绍了NIOS II处理器内核，研究和分析了运用NIOS II技术进行软核设计开发的流程。
4、提出了宽带双通道波形产生的基本框架结构，完成了对器件的选择，方案的设计以及方案可行性验证分析。
5、实现了对各个软硬件模块进行仿真验证，以及对整个系统的测试，包括同步性、带宽、中心频率和信号形式，并对结果进行了技术指标的分析。
关键词：双通道，DDS，多相滤波，数字正交调制，NIOS IIABSTRACTWith the development of digital circuits and software radios, in the modern radar electronic warfare, the broadband radar signal has attracted the attention of all counties because of its good target detection and recognition ability and anti-all kinds of active passive interference. Not only that, but also in the electronic warfare broadband radar can produce quick parameter changing and arbitrary waveform output signal. In some cases, it is also required to have the ability to output several different signals in a multi-channel. At the same time, DDS, as a key technology to produce the radar waveform, has been widely used. Programmable digital waveform generator has the advantages of high stability, adjustable parameters, a variety of waveform output capabilities. Therefore, the study of broadband dual-channel waveform generation module has a very important significance.After deep research and analysis of two different DDS working principle and error model and three methods to generate IF signals, this thesis puts forward the waveform design based on direct digital waveform synthesis technology, using digital baseband + digital orthogonal modulation. In this thesis, not only multi-channel parallel structure based on the multi-phase filter and multi-phase NCO is used in the FPGA to reduce the sampling rate, but also NIOS II which is an on-chip system provided by Altera controls the waveform parameters to increase the flexibility of the system. Finally, the design used for simulation, including delay and synchronization, different bandwidth, different center frequencies and different signal forms, and the test results in full compliance with the design indicators, shows that the design module achieves a broadband dual-channel waveform output.The main work of this thesis is divided into the following points:1、Introduce some basic theories of radar signal processing, and analyze the working principle and error model of DDS and the generation method of IF LFM.2、The structure of polyphase filter and NCO is studied. On this basis, the feasibility of multi-channel parallel structure instead of interpolation is verified.3、Introduce NIOS II processor core, and researching and analyzing the use of NIOS II technology for soft core design and development process.4、Put forward the basic frame structure of broadband double channel waveform,and complete the choice of the device, the design of the program and the feasibility of the program validation analysis.5、The hardware and software modules are simulated, as well as testing the entire system, including synchronization, bandwidth, center frequency and signal form, and technical indexes are also analyzed.Keywords: Double Channel, DDS, polyphase filter, digital orthogonal modulation, NIOS II目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2 雷达波形产生技术与现状 (2)1.3 本文的工作与安排 (3)1.4 本章小结 (4)第二章雷达信号基本理论 (5)2.1 脉冲压缩与线性调频信号 (5)2.2 雷达波形合成技术 (8)2.2.1 DDS技术的工作原理 (8)2.2.2 DDS技术的误差分析 (10)2.3 信号采样以及采样率变换 (11)2.4 数字滤波器 (15)2.5 本章小结 (18)第三章双通道波形方案设计与验证 (19)3.1 模块总体设计要求 (19)3.2 中频波形产生模块设计 (19)3.2.1 数字基带+模拟正交调制产生中频信号 (19)3.2.2 数字基带+数字正交调制产生中频信号 (20)3.2.3 直接中频采样产生中频信号 (21)3.3 模块总体设计构建框图 (22)3.4模块器件选取 (23)3.4.1 FPGA芯片选取 (23)3.4.2 DAC芯片选取 (24)3.5主要模块设计 (26)3.5.1 基于内插的多相滤波设计 (26)3.5.2 正交调制的多路并行结构 (27)3.6 方案仿真验证 (28)3.7 本章小结 (32)第四章宽带双通道波形硬件设计与仿真验证 (33)4.1 双通道FPGA内硬件模块设计与功能仿真验证 (33)4.1.1 基带信号模块 (33)4.1.2 多相滤波模块 (35)4.1.3 NCO模块设计与实现 (38)4.1.4 并串转换模块 (41)4.1.5 各模块组合仿真验证 (43)4.2 NIOS II软核系统设计与实现 (45)4.2.1 NIOS II处理器结构 (45)4.2.2 NIOS II软核开发 (48)4.3 双通道模块同步机制 (49)4.3.1 FPGA内部同步问题 (50)4.3.2 多片DAC芯片同步问题 (51)4.5 双通道输出MODELSIM仿真验证与分析 (53)4.5.1 延时与同步性验证结果 (54)4.5.2 相同带宽，不同中心频率输出结果验证 (56)4.5.3 不同带宽，相同中心频率输出结果验证 (57)4.5.4 不同带宽，不同中心频率输出结果验证 (58)4.5.5 不同信号形式验证 (59)4.6 本章小结 (60)第五章总结与展望 (61)5.1 全文总结 (61)5.2 展望未来 (61)致谢 (63)参考文献 (64)第一章绪论第一章绪论1.1 课题背景及研究意义雷达(RADAR)最开始发展和应用在军事领域上，而且功能也仅限于目标检测和距离测量，后来经过近一个世纪的研究和发展，现代雷达已不仅仅只应用在战争中，在民用方面的应用也越来越广泛。
相位差可调的双通道信号源
AD9858 1000
5 3.3/5 3.3/5 3/3.3/5 3.3
3.3
3.3
300 480 1150 50 1200
1200
2000
经济，并行输入，内置D/A转换器。
内置比较器和D/A转换器。
可编程数字QPSK/16-QAM调制器。
内置比较器、D/A转换器和时钟6倍频器。 内置12位的D/A转换器、高速比较器、线性调 频和可编程参考时钟倍频器。 内置12位两路正交D/A转换器、高速比较器和 可编程参考时钟倍频器。 内置10位的D/A转换器、150MHz相频检测器、 充电汞和2GHz混频器。
设相位累加器的位宽为2N, Sin表的大小为2p,累加器的 高P位用于寻址Sin表.时钟Clock的频率为fc, 若累加器 按步进为1地累加直至溢出一遍的频率为
若以foMut 点= 为2fNc步长,产生的信号频率为
fout =
M称为频率控制字
M
⋅
fc 2N
该DDS系统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个位 相位寄存器组成，每来一个时钟，相位寄存器以步长增加，
AD公司的产品
• AD9859 400 MSPS 10-Bit DAC 1.8 V CMOS Direct Digital Synthesizer
• AD9951 400 MSPS 14-Bit DAC 1.8 V CMOS Direct Digital Synthesizer
• AD9952 400 MSPS 14-Bit DAC 1.8 V CMOS Direct Digital Synthesizer with High Speed Comparator
初始位置，整个DDS系统输出一个正弦波。输出正弦波周期
什么是差分信号-差分信号传输原理
什么是差分信号?差分信号传输原理差分信号只是使用两根信号线传输一路信号，依靠信号间电压差进行判决的电路，既可以是模拟信号，也可以是数字信号。
实际的信号都是模拟信号，数字信号只是模拟信号用门限电平量化后的取样结果。
因此差分信号对于数字和模拟信号都可以定义。
一个差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。
从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。
在某些系统里，系统“地”(GND)被用作电压基准点。
当“地”当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。
我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。
VDS不是传输速率快，是抗干扰能力强。
有信号时，一棵线电压+V，另一棵线电压-V，接收端获得的信号是两者的差值+V-(-V)=2V。
外界的干扰信号在两棵线中山上的是同样幅度和极性的+v信号，在接收端差值的过程中互相抵消了。
由于抗干扰能力强，数字信号不易出错，可以避免因校验出错引起的重发，从这个意义上说差分信号传输速率。
差分的概念在《模拟电路》课程里已经学习过了。
差分信号是一对大小相等而极性相反的对称信号，差分信号用于传输有用的信号。
共模信号是作用于差分信号线上的一对大小相等极性也相同的信号，共模信号往往来自于外部干扰。
差分信号在接收端是靠差分放大器来检测的。
差分放大器只对两路输入信号之间的差值起放大作用，而对两路输入信号共同对地的电位不起作用。
差分传输的信号能够对外部干扰能够起到很强的抗干扰能力。
原始的输入信号经过倒相器和缓冲器之后形成一对大小相等而极性相反的差分信号。
对模拟信号，倒相器可以用运算放大器的反相比例放大电路来实现，缓冲器可以用运算放大器的同相跟随电路来实现。
对数字信号，可以分别用“非门”逻辑和同相缓冲器来实现。
差分信号在PCB(印制线路板)上被安排成“密近平行线”(PCB布线要领!)，用电缆连接两台设备时则采用并行排线或双绞线。
在差分信号传输过程中会遇到外部干扰信号，但是，由于两根差分信号线始终在一起，因此干扰信号一般都会同时作用在两根信号线上，形成叠加在两根信号线上大小相等相位也相同的共模信号。
双通道波形发生器3.
2016年海南省大学生电子设计竞赛双通道波形发生器（C题）2016年10月25日摘要波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度，高稳定性，可重复性和易操作性的电子仪器。
本系统是基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器，采用AT89C51单片机作为控制中心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（LM358），波形按键应用的是独立按键，应用于波形的选择，幅值，频率的调解，通过按键控制可产生方波，三角波，正弦波等。
其频率的调解就是调节其中断间隔的时间，幅值就是调节数字的大小。
电源电路采用稳压芯片7805和7905得到稳定的直流电压。
为了波形的合成，我们采用的点都是65个。
AbstractThe system adopts single chip microcomputer AT89C51 as the control center, digital output, and then by the DAC convert digital to analog; But output know is current, it is necessary to using op-amp (LM358), turning point flow into voltage. Display using the LCD1602 LCD, display the frequency, amplitude, at the same time use the oscilloscope display various waveform. Key application is independent, application form, the choice of wavelengths, amplitude and frequency of mediation. The frequency of mediation is to adjust one interval time, amplitude is adjust the size of figures.Power circuit USES the voltage regulator chip get steady dc voltage for 7805 and 7905 For the sake of waveform synthesis, we adopt points are 65.关键词：单片机AT89C51 DAC0832 独立按键 LM358芯片 74LS20芯片 7805芯片 7905芯片目录一、系统方案 (1)1、显示接口模块的论证与选择 (1)2、信号发生部分的论证与选择 (1)3、按键控制模块的论证与选择 (2)二、系统理论分析与计算 (2)1、控制系统的分析 (2)（1）单片机AT89C51的功能和基本原理分析 (2)（2）显示接口电路的分析 (2)（3）电源部分的分析 (3)三、电路与程序设计 (3)1、电路的设计 (3)（1）系统总体框图 (3)（2）显示部分子系统框图与电路原理图 (3)（3）波形转换模块子系统框图与电路原理图 (4)（4）电源 (4)2、程序的设计 (5)（1）程序功能描述与设计思路 (5)（2）程序流程图 (5)四、测试方案与测试结果 (8)1、测试方案 (8)2、测试条件与仪器 (8)3、测试结果及分析 (9)（1）测试结果(数据) (9)（2）测试分析与结论 (9)五、结论与心得： (9)六、参考文献： (10)附录1：电路原理图： (11)附录2：源程序： (12)双通道波形发生器（C题）【本科组】一、系统方案本系统主要由单片机模块、波形转换（D/A）模块、显示接口模块、键盘模块，运放模块，电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
利用双通道任意波形 发生器生成差分信号
图2. 具有差分放大电路的单端信号发生器
在图2中，我们在不同电路中选择相应的电阻，使增 益值达到1。将直流偏置设置为0 V。在建立电路时，尽可 能将信号路径或导线保持在最短长度，以获得更好的信 号完整性。图3显示了33522A的设置。
信号 条件
信号 条件 (反向)
通道1 输出
差分信号 输入
通道2 输出
总结
使用双通道函数和任意波形发生器提供了一个低成 本的方法，可以生成精确的差分模拟和数字信号。若使 用双通道生成差分信号，其中一个通道的高端作为差分 高端; 另一个通道的高端作为差分低端。另外，每个通道 的单独共用端须具有相同的电势。除了两个并行通道之 外，FAWG还需要通道追踪功能，以便在一个通道输出上 生成另一个通道的反转镜像，且频率和相位完全匹配。 33522AFAWG具有两个通道以及追踪功能，可轻松地生成 精确的差分信号。正如我们在示例中所见，相对于使用 包含定制硬件的单端仪器而言，使用33522A可降低系统 复杂性、提供更出色的灵活性且生成更高质量的信号。
概述
一家工业电子监控设备的制造商正在设计振动监测电路，并希 望仿真振动传感器的输出条件来对该电路进行测试。设计团队使用平 衡差分输出加速度计作为振动传感器，将加速度计的差分输出送至输 入调节电路的原型机 (由一个仪器放大器、若干滤波器和一个ADC组 成)。为了正确设置偏置和增益并调整设计的带宽，设计团队需要仿真 在不同振动情景中加速度计的输出。他们通过数字转换器搜集加速度 计的输出数据，并将这些经过数字转换的 数据下载至.csv文件中，再使用U盘 将.csv文件上传至Agilent33522双通道 函数和任意波形发生器中。设计团 队利用33522A的双通道间的差分追 踪功能，将33522A的两个单端通道 构成了一个差分通道。至此，他们 可以轻松地测量和调试其振动监测 电路的输入信号。
差分信号原理
差分信号原理
差分信号原理是一种用于降低噪声和提高信号质量的常见方法。
它基于一个简单的原理，即通过比较两个信号的差异来减少共同的噪声分量。
在信号传输或接收过程中，往往会受到各种噪声的干扰，如电磁辐射、串扰、毛刺等。
这些噪声会降低信号的质量，使其变得难以辨识和处理。
差分信号原理的作用就是通过将信号与一个参考信号进行比较，减少噪声的影响，从而使得信号变得更容易解读和分析。
具体而言，差分信号原理通过将两个信号相减来获得差分信号。
这两个信号通常是紧密相关的，其中一个为主要信号，另一个为参考信号。
由于两个信号在传输过程中受到的噪声和干扰是相同的，它们之间的差异可以被认为是主要信号中所包含的有效信息。
通过提取这个差异信号，就可以滤除噪声和干扰，只保留信号的有效部分。
差分信号原理的应用非常广泛。
在通信领域，差分编码技术被广泛用于数字通信中的数据传输，可以提高信号的可靠性和抗干扰性。
在音频处理中，差分信号原理可用于降低音频信号中的噪声和杂音。
在图像处理中，差分图像可以用于边缘检测和图像增强等应用。
总之，差分信号原理是一种简单而有效的信号处理方法，通过比较两个信号的差异来减少共同的噪声分量，提高信号的质量和可靠性。
附录三 DG1022型双通道函数任意波形发生器1
附录三DG1022型双通道函数/任意波形发生器概述DG1022型双通道函数/任意波形发生器使用直接数字合成（DDS）技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的正弦信号。
它还能提供5MHz具有快速上升沿和下降沿的方波。
另外还具有高精度、宽频带的频率测量功能。
实现了易用性、优异的技术指标及众多功能特性的完美结合。
DG1022系列双通道函数/任意波形发生器向用户提供简单而功能明晰的前面板，人性化的键盘布局和指示以及丰富的接口，直观的图形用户操作界面，内置的提示和上下文帮助系统极大地简化了复杂的操作过程，用户不必花大量的时间去学习和熟悉信号发生器的操作，即可熟练使用。
内部AM、FM、PM、FSK调制功能使仪器能够方便的调制波形，而无需单独的调制源。
性能特点：◆DDS 直接数字合成技术，得到精确、稳定、低失真的输出信号。
◆双通道输出，可实现通道耦合，通道复制。
◆输出5 种基本波形，内置48 种任意波形。
◆可编辑输出14-bit、4k点的用户自定义任意波形。
◆100MSa/s采样率。
◆频率特性：正弦波：1μHz～20MHz方波：1μHz～5MHz锯齿波：1μHz～150kHz脉冲波：500μHz～3MHz白噪声：5MHz带宽(-3dB)任意波形：1μHz～5MHz◆幅度范围：2mV PP～10V PP（50Ω）4mV PP～20V PP（高阻）◆具有丰富的调制功能，输出各种调制波形：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）、二进制频移键控（FSK）、线性和对数扫描（Sweep）及脉冲串（Burst）模式。
◆丰富的输入输出：外接调制源，外接基准10MHz时钟源，外触发输入，波形输出，数字同步信号输出。
◆高精度、宽频带频率计：测量功能：频率、周期、占空比、正/负脉冲宽度频率范围：100mHz～200MHz（单通道）◆支持即插即用USB存储设备，并可通过USB存储设备存储、读取波形配置参数及用户自定义任意波形，以及进行软件升级。
DG1022双通道函数(任意波形)发生器
基本操作使用方法
ห้องสมุดไป่ตู้
一、主要功能
➢ 双通道输出，可实现通道耦合，通道复制； ➢ 可编辑输出 14-bit、4k 点用户自定义任意波形； ➢ 输出频率特性：
– 正弦波：1µHz 到 20MHz – 方 波：1µHz 到 5MHz – 锯齿波：1µHz 到 150kHz – 脉冲波：500µHz 到 3MHz – 白噪声：5MHz 带宽 (-3dB) – 任意波形：1μHz 到 5MHz ➢ 输出幅度范围：2mVPP ～ 10VPP （50 Ω）
操作步骤： ➢1.设置频率值
(1) 按 Square → 频率/周期 软键切换，软 键菜单 频率 反色显示；
(2) 使用数字键盘输入“1”，选择单位 “MHz”，设置频率为 1MHz。
使用实例二：输出方波
➢ 2.设置幅度值 (1) 按 幅值/高电平 软键切换，软键菜单 幅值 反 色显示； (2) 使用数字键盘输入“2”，选择单位“VPP”， 设置幅值为 2VPP。
➢ 3.设置偏移量 (1) 按 偏移/低电平 软键切换，软键菜单 偏移 反 色显示； (2) 使用数字键盘输入“10”，选择单位“mVDC”， 设置偏移量为 10mVDC。
使用实例二：输出方波
➢4.设置占空比 (1) 按 占空比 软键菜单 占空比 反色显示； (2) 使用数字键盘输入“30”，选择单位 “%”，设置占空比为 30%。
二、前面板
三、后面板
四、3 种用户界面显示模式
可通过前面板左侧的 View 按键切换：单 通道常规模式、通道图形模式、双通道常 规模式。
单通道常规显示模式
3 种用户界面显示模式
单通道图形显示模式