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为使得磁共振成像系统、质谱仪器、光谱仪器等设备正常工作并保持较高性能,需要提供一系列延时脉冲使内部各硬件单元协同工作,因此同步时序发生器的研究尤为重要。本项目基于磁共振成像系统以及光谱仪器等分析仪器的需求,研制了一种基于DDS的同步时序发生器,可实现延时和脉宽分辨率可调,输出多通道可调频率、延时、脉宽的时序信号。本文的主要工作与成果如下:(1)基于磁共振系统和分析仪器的应用需求,确定了同步时序发生器的技术指标,提出了时序发生系统的两种工作模式,一种是内触发模式,采用倍频器和DDS相结合的技术方案设计了频率合成器,为FPGA提供可变频率的参考时钟,可使单台设备输出多通道同步时序信号,适应复杂装置及小型应用场合下的需求;另一种是外触发模式,使用外部输入时钟和触发获得全局时钟以及脉冲触发信号,实现多台时序发生器级联,满足了大型装置与大范围工程应用的需求,扩大了应用场景。(2)完成了该时序发生器的频率合成单元、控制单元、多通道波形产生单元的硬件设计与软件编写。频率合成单元采用倍频链电路为DDS芯片提供系统时钟,既满足输出频率要求,又使得输出信号具有较高的频率分辨率、较低的相位噪声和抖动;系统控制单元选用LPC1766作为主控芯片,实现用户交互、FPGA通信、DDS控制等功能;多通道脉冲产生单元是该仪器的功能实现模块,基于FPGA完成脉冲参数的获取、存储、校验等操作,通过延时计数输出多通道时序脉冲信号。(3)测试了同步时序发生器的功能和指标,单台设备可输出20通道延时脉冲,延时范围为0~200ms,分辨率最小为6.4ns,内触发输出多通道脉冲抖动峰峰值<250ps,RMS抖动值<20ps,上升沿<500ps,达到工程应用指标需求。此外DDS频率源作为该仪器的核心部分,输出正弦波信号频率为20~160MHz,相位噪声可达-135dBc/Hz@1k Hz,-145dBc/Hz@10k Hz,输出频率155.52MHz时窄带SFDR为-85dBc,1GHz宽带SFDR为-60dBc,频谱仪测得信号周期抖动<0.5ps,满足该设备指标,同时为高精度时序发生器提供通用频率源。