基于DDS芯片AD9850的全數(shù)控函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)
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信號源是電子產(chǎn)品測量與調(diào)試、部隊設(shè)備技術(shù)保障等領(lǐng)域的基本電子設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和測量技術(shù)的進(jìn)步，普通的信號發(fā)生器已無法滿足目前日益發(fā)展的電子技術(shù)領(lǐng)域的生產(chǎn)調(diào)試需要。而DDS技術(shù)是一種新興的直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、切換相位連續(xù)、輸出信號相位噪聲低、可編程、全數(shù)字化易于集成、體積小、重量輕等優(yōu)點，因而在雷達(dá)及通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
1系統(tǒng)設(shè)計方案
本文提出的采用DDS作為信號發(fā)生核心器件的全數(shù)控函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計方案，根據(jù)輸出信號波形類型可設(shè)置、輸出信號幅度和頻率可數(shù)控、輸出頻率寬等要求，選用了美國A／D公司的AD9850芯片，并通過單片機(jī)程序控制和處理AD9850的32位頻率控制字，再經(jīng)放大后加至以數(shù)字電位器為核心的數(shù)字衰減網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)了信號幅度、頻率、類型以及輸出等選項的全數(shù)字控制。該函數(shù)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 DDS的基本原理
直接數(shù)字頻率合成器(Derect Digital Synthesizer)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)。一個直接數(shù)字頻率合成器通常由相位累加器、加法器、波形存儲ROM、D／A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器(LPF)組成。DDS的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，K為頻率控制字(也叫相位增量)，P為相位控制字，W為波形控制字，fc為參考時鐘頻率，N為相位累加器的字長，D為ROM數(shù)據(jù)位及D／A轉(zhuǎn)換器的字長。相位累加器在時鐘fc的控制下以步長K累加，輸出的N位二進(jìn)制碼與相位控制字P、波形控制字W相加后作為波形ROM的地址來對波形ROM進(jìn)行尋址，波形ROM輸出的D位幅度碼S(n)經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換變成階梯波S(t)后，再經(jīng)過低通濾波器平滑，就可以得到合成的信號波形。由于合成的信號波形取決于波形ROM中存放的幅度碼，因此，用DDS可以合成任意波形。
3.1 DDS信號產(chǎn)生電路
考慮到DDS具有頻率分辨率較高、頻率切換速度快、切換相位連續(xù)、輸出信號相位噪聲低、可編程、全數(shù)字化、易于集成、體積小、重量輕等優(yōu)點，該方案選用美國A／D公司的AD9850芯片，并采用單片機(jī)為核心控制器件來對DDS輸送頻率控制字，從而使DDS輸出相應(yīng)頻率和類型的信號，其DDS信號產(chǎn)生電路如圖3所示。
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