?在深入探討新型DDS（Direct Digital Synthesis，直接數字合成） 模式的各項特性之前，我們先回顧德思特 Spectrum 信號發生器設備傳統上運行的任意波形發生器 (AWG)模式。

01 傳統AWG模式

在傳統 AWG 模式下，用戶需預先計算所需輸出波形的每一個樣本點，并將其上傳至 AWG 的板載內存。隨后，根據所選子模式（如標準重放、FIFO 或序列模式），這些數據可被一次性播放、循環播放或以連續流方式輸出。理論上可生成任意類型的波形，靈活性極高，適用于多種復雜應用場景。

★內存與采樣率需求

為支持高采樣率下的長序列波形存儲，AWG 需配備大容量板載內存。例如：M5i.63系列 AWG 卡

最大采樣頻率：10 Gs/s

最大板載內存：8GS

以10GS/s采樣率可存儲超過800ms的超高速波形數據

★高速數據傳輸支持

所有德思特 Spectrum AWG 卡均配備高速 PCIe 接口，可實現每秒數十億字節的數據傳輸，確保連續波形流的穩定供給。

為減輕 CPU 計算壓力，系統還支持SCAPP 選項，可利用NVIDIA CUDA GPU 加速器實現高效數據處理。

★工作模式詳解

在流式 FIFO 模式下，板上內存用作輸入數據的 FIFO 緩沖區。這可以補償用戶應用程序暫時停滯導致的事件，從而使流式傳輸非常可靠。然而，緩沖區也會引入延遲，這在某些應用中可能不利，例如閉環反饋系統和通用控制系統。

為了更快地響應并減少數據傳輸，AWG 具有序列模式，其中可以以可配置的順序循環不同的預存儲序列，并且可以根據外部觸發輸入觸發序列之間的切換。

然而，序列模式仍然使用一個小型 FIFO 緩沖區。因此，如果在外部輸入上觸發序列更改，則 FIFO緩沖區中的舊數據仍然需要傳輸到輸出，并且由于 FIFO 緩沖區中舊數據的數量變化，它也可能導致特定模式和使用案例的動態行為中存在不確定性。

02 DDS模式

當應用僅需生成正弦信號時，可啟用全新的DDS 模式。該模式利用 FPGA 硬件直接在卡上實時生成連續正弦波，用戶只需設置頻率、幅度和初始相位即可。

★什么是DDS？

示例 1：如果您只想生成一個 100 MHz 和 90% 幅度（DAC 滿量程范圍的）連續正弦波，則只需使用 DDS 模式向卡發送 3 個特定命令：

★DDS 模式有哪些優勢？

? 計算任務下放至硬件

波形樣本生成由 AWG 卡上的 FPGA 實時完成，大幅降低主機 CPU 負擔。

? 極低的數據傳輸量

僅需發送“參數變更”指令（如頻率跳變），無需傳輸完整波形數據，顯著減少通信開銷。

? 低延遲與高響應性

由于無需填充大型 FIFO 緩沖區，響應延遲更小，特別適合：

閉環反饋系統

實時控制系統

快速跳頻應用

? 確定性響應與相位連續性

外部觸發事件可實現確定性延遲響應

保證信號在跳變時相位連續，避免突變引起的干擾

? 編程簡化

提供高級命令接口（如 set_frequency()、set_amplitude()），無需手動計算波形樣本

降低開發復雜度，減少出錯概率

DDS 模式有哪些劣勢？

? 僅適用于周期性正弦信號

雖可近似其他波形（如方波、三角波），但精度有限

建議：若需復雜非正弦波形，仍應使用傳統 AWG 模式

? 觸發抖動較高

在 1.25 GS/s 采樣率下：

DDS 模式：觸發到輸出抖動 ≈ 6.6 ns

標準重放模式：抖動 ≈ 800 ps（即 0.8 ns，僅一個樣本周期）

因此，DDS 的觸發抖動約為標準模式的 8 倍。對于對觸發時序精度要求極高的應用（如精密測量、同步系統），需權衡 DDS 的便利性與抖動性能。

★總結

若需高精度、復雜波形→ 選用 AWG 模式

若需高效、連續正弦信號與快速動態響應→ 推薦使用 DDS 模式

本期我們探討了傳統的任意波形發生器（AWG）模式，介紹了直接數字頻率合成（DDS）模式，并對兩者進行了比較分析。

下期我們將深入解析DDS模式，重點聚焦多音信號的生成原理與應用以及如何靈活調整DDS的關鍵設置參數。敬請期待，干貨滿滿！

?審核編輯 黃宇