基于DDS的信號(hào)發(fā)生器

1、基于DDS的信號(hào)發(fā)生器C O N T E N T S目目 錄錄DDS簡(jiǎn)介01總體方案設(shè)計(jì)02硬件部分03軟件部分04實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析051SECTIONDDS簡(jiǎn)介常見的信號(hào)發(fā)生器方法常見的信號(hào)發(fā)生器方法采用傳統(tǒng)的頻率合成的方法直接產(chǎn)生所需要的波形,利用混頻、濾波、分頻及倍頻等技術(shù)老實(shí)現(xiàn)。但是采用這些中間技術(shù)使得直接頻率合成器需要使用很多石英晶體，電路環(huán)路多，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)生雜散信號(hào)，合成信號(hào)頻譜純度不高。鎖相環(huán)路法，可產(chǎn)生頻率較高的信號(hào)、頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)。但是鎖相環(huán)是一個(gè)惰性環(huán)節(jié)，鎖定時(shí)間影響頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間，輸出頻率間隔與轉(zhuǎn)換速率之間相互制約。DDS是數(shù)字直接式頻率合成，相對(duì)帶寬較寬，頻

2、率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，頻率分辨率高，全數(shù)字化便于集成，可以實(shí)現(xiàn)不同相位、波形的任意波形。DDS信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)頻率分辨率高頻率轉(zhuǎn)換速率快體積小，功耗低，可靠性高相位具有連續(xù)性調(diào)制過程簡(jiǎn)單相位噪聲及漂移量低DDS基本原理基本原理其中相位累加器的字長(zhǎng)為N，波形存儲(chǔ)器ROM數(shù)據(jù)位及D/A轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)為D。相位累加器在fc的控制下以步長(zhǎng)K作累加，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，從相應(yīng)的ROM單元中輸出D位的幅度碼S（n）經(jīng)D/A轉(zhuǎn) 換器變成階梯波S（t），最后通過低通濾波器濾波后就得到合成的信號(hào)波形。圖1 DDS基本原理圖DDS芯片芯片AD9850

3、內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2 AD9850內(nèi)部結(jié)構(gòu)頻率控制字的計(jì)算頻率控制字的計(jì)算 DDS輸出合成信號(hào)頻率fo與其輸入的參考時(shí)鐘頻率fc成正比，設(shè)波形存儲(chǔ)器ROM的地址為N位，頻率控制字為K，則：輸出信號(hào)的頻率分辨率為：由奈奎斯特采樣定理可知,DDS輸出的最大頻率為：頻率控制字可由以上公式推出：相位控制字的計(jì)算相位控制字的計(jì)算 AD9850用5位數(shù)據(jù)控制相位，所以相位控制的精度為 ,根據(jù)需要，設(shè)置不用的相位控制字就可以實(shí)現(xiàn)相位的控制，關(guān)系如下表 11.2523605 AD9850的40位控制字32位用于控制頻率，5位控制相位，1位控制電源休眠，2位用于選擇工作方式。這40位控制字可以使用串行或者并行的

4、裝載方式。2SECTION總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架系統(tǒng)組成框圖如圖3所示，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于直接數(shù)字頻 率合成技術(shù)，采用52系列單片機(jī)控制DDS芯片AD9850，通過鍵盤 模塊作為輸入設(shè)備改變AD9850的頻率控制字以產(chǎn)生頻率可調(diào)的信 號(hào)；同時(shí)利用LCD液晶模塊作為輸出設(shè)備顯示輸入信號(hào)的頻率從而 驗(yàn)證輸出結(jié)果的正確性。圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3SECTION硬件部分單片機(jī)與單片機(jī)與AD9850的連接方式的連接方式AD9850的40位頻率/相位控制字以并行的方式可以提高運(yùn)行速度，在并行的方式下連續(xù)輸入5次數(shù)據(jù)，每次輸入8位，將40位頻率/相位控制字送入器件。單片機(jī)通過數(shù)據(jù)鎖存器和控制鎖存器

5、來實(shí)現(xiàn)對(duì)AD9850的控制。圖3 單片機(jī)與DDS芯片連接方式鍵盤接口鍵盤接口圖5 鍵盤接口電路顯示模塊接口顯示模塊接口圖6 顯示模塊接口電路4SECTION軟件部分軟件流程軟件流程圖7 軟件流程圖本系統(tǒng)軟件由主程序模塊、信號(hào)產(chǎn)生模塊、鍵盤模塊及LCD顯示模塊構(gòu)成。5SECTION實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析產(chǎn)生波形產(chǎn)生波形圖8 500Hz方波圖9 2MH正弦波圖10 2ASK調(diào)制波形圖圖11 頻偏10KHz的FM波形實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析該信號(hào)源能產(chǎn)生100Hz20MHz的正弦波、方波，頻率可通過 鍵盤任意輸入而且可在LCD上顯示頻率值從而驗(yàn)證產(chǎn)生波形的正確 性。測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示：表1 測(cè)試數(shù)據(jù)表通過上表計(jì)算可得頻率誤差為：1Hz，由此可見利用DDS技 術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的程控信號(hào)源可以產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形，并且具有精確的頻率。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1冉興萍,高陽(yáng). 基于DDS的程控信號(hào)源的設(shè)計(jì)J. 電子世界,2016,18:122-123.2產(chǎn)新忠,郁略,楊靜等.基于9850的可編程信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)J. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2006,14(9):1272-1274. 3任艷玲.基于AD9850的多功能信號(hào)源設(shè)計(jì)J.電子科技,2015,28(6): 179-182. 4林萬榮.基于AD9850的DDS信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.中國(guó)有線電視,201