一种基于DDS芯片AD9850的信号发生器_图文.
收稿日期:2007208213
作者简介:肖国玲(1972-,女,安徽霍山人,无锡职业技术学院讲师/工程师。
一种基于DDS 芯片AD9850的信号发生器
肖国玲,潘健,王波
(无锡职业技术学院江苏无锡214121
摘要:介绍一种采用微处理器AT89C52控制直接数字频率合成(DDS 芯片
AD9850的信号发生器系统。该系统可
输出正弦波、方波,且频带较宽、频率稳定度高,波形良好。
关键词:DDS;AD9850;信号发生器中图分类号:T N98文献标识码:A 文章编号:167127880(2007052028203
S i gna l Genera tor Ba sed On DD S Ch i p AD 9850
X I A O Guo 2ling,P AN J ian,WANG Bo
Abstract:The paper intr oduces a signal generat or syste m used MCU
AT89C52contr ols DDS chi p AD9850.The syste m can p r oduce sine wave,square wave and has wide frequency band,high stability degree of frequency and better wavefor m.
Key W ords:DDS;AD9850;signal generat or
信号发生器是一种常用的信号源,广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。DDS 技术是一种先进的频率合成技术,其主要优点是易于程控,相位连续,输出频率稳定度高,分辨率高。基于DDS 技术的信号发生器是随着不断进步的
计算机技术和微电子技术在测量仪器中的应用而形成和发展起来的一类新型信号源,具有输出频率稳定、准确,波形质量好和输出频率范围宽等一系列独特的优点,是信号发生器研究的一个重要方向。
1系统硬件设计
系统框图如图1所示
。
图1系统框图
1.1AD9850芯片介绍
AD9850是美国AD 公司生产的高集成度DDS 芯片,采用C MOS 工艺,其功耗在3.3V 供电时仅为155mW ,扩展工业级温度范围为-40~80℃,采用28脚SS OP 表面封装形式。引脚功能如表1:
表1AD9850引脚功能表
管脚号名称说明
1-4,25-28
D0-D7
控制字并行输入,其中D7可做串行输入
5,24DG ND 数字地
6,23DVDD 为内部数字电路提供电源
7W _CLK 控制字加载时钟,用于加载并行/串行的频率/相位控制字8F Q_UD 频率更新控制,在上升沿依寄存器更新频率
9CLKI N 外部晶振的输入端,最大值为125MHZ
10,19AG ND 模拟地
11,18
AVDD
为内部模拟电路提供电源
?
82?Vol .6No .5Dec .2007
第6卷第5期无锡职业技术学院学报
2007年12月
Journal ofW uxi I nstitute of Technol ogy
管脚号名称说明
12
RESET
外接电阻决定了器件输出端的电流大小
13,14QOUT,QOUT B 内部比较器输出端15,16V I N N,V I N P 内部比较器输入端17DACBL 内部DAC 外接参考电压,可悬空
20I O UT B I O UT 的为互补输出
21
I O UT
正弦电流输出端,
一般用电阻接地以转换为正弦电压输出
图2AD9850的组成框图
图2为其组成框图。图2中层虚线内是一个完整的可编程DDS 系统,外层虚线内包含了AD9850的主要组成部分。AD9850内含可编程DDS 系统和高速比
较器,能实现全数字编程控制的频率合成。可编程DDS 系统的核心是相位累加器,它由一个加法器和一个N 位相位寄存器组成,N 一般为24~32。每来一个外部参考时钟,相位寄存器便以步长M 递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息,每一个地址对应正弦波中0°~360°范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号,然后驱动DAC 以输出模式量。相位寄存器每过2N /M 个外部参考时钟后返回到初始状态一次,相位正弦查询表每一个循环也回到初始位置,从而使整个DDS 系统输出一个正弦波。输出的正弦波周期To =Tc2N /M ,频率out =M fc /2N,Tc 、fc 分别为外部参考时钟的周期和频率。
AD9850采用32位的相位累加器将信号截断成14位输入到正弦查询表,查询表的输出再被截断成10位后输入到DAC,DAC 再输出两个互补的电流。DAC 满量程输出电流通过一个外接电阻RSET 调节,调节关系为I SET =
32(1.148V /RSET ,RSET 的典型值是3.9k
Ω。将DAC 的输出经低通滤波后接到AD9850内部的高速比较器上即可直接输出一个抖动很小的方波。
AD9850对输入的标准正弦波,进行直接数字合成。输入信号频率最高为fclk =125MHz,可生成0-fclk /2范围内的任意频率正弦波和方波。AD9850在接上精密时钟源和写入频率相位控制字之间后就可产生一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出,此正弦波可直接用作频率信号源或经内部的高速比较器转换为方波输
出。在125MHz 的时钟下,32位的频率控制字可使AD9850的输出频率分辨率达0.0291Hz;并具有5位相位控制位,而且允许相位按增量180°、90°、45°、22.5°、11.
25°或这些值的组合进行调整。使用中注意:RESET 决定了器件输出端的电流大小,推荐连3.9K 电阻到地;V I N P,V I N N 分别是片内比较器的正向输入端和反相输入端,V I N P 接I O UT 输出的正弦信号,可用于将输出的正弦波转换为方波;I O UT
通常接200欧电阻到地以转换为正弦电压输出,I O UT B 为互补输出;QOUT 为方波输出,QOUT B 为方波反相输出,悬空。1.2单片机89C52控制AD9850接口原理图运用单片机实现对AD9850的控制编程简便、接口简单、成本低,容易实现系统小型化,因此采用单片机89C52
作为控制核心来向AD9850发送控制字。89C52与AD9850的连接如图3:2
系统软件设计
系统软件设计主体是按照时序要求,向内存空间写入五个频率字并调用DDS 初始化程序。
入口参数:DDS DAT 频率字存储缓冲区始地址
W _CLK 频率字输入同步时钟信号口地址F Q_UP 频率字装载口地址
DDS_RST 芯片复位口地址
出口参数:无
DDS 控制程序清单如下:W _C LK E QU 30H F Q_UP E QU 31H DDS_RST E QU 32H DDS DAT DAT A 40H
ORG 0000H AJ M P MA I N
?
92?肖国玲,潘健,王波:一种基于DDS 芯片AD9850的信号发生器
第5期
图389C52与AD9850接口原理图
ORG
0100H MA I N :
MOV SP,#60H MOV R1,#40H ;MOV @R1,#00H;I N C R1 MOV @R1,#1eH I N C R1
MOV @R1,#20H I N C R1
MOV @R1,#00H I N C R1
MOV @R1,#00H;AC ALL I N I 9850
S J MP
$
I N I 9850:MOV
A,#00H ;初始化9850,输入AD9850
频率字,并启动转换
MOV DPTR,#DDS_RST;DDS 芯片复位MOVX @DPTR,A;MOV R0,#05H;MOV R1,#DDS DAT MOV
DPTR,#W _C LK
PROC_9850:MOV
A,@R1;写入5个频率字
MOVX @DPTR,A I N C R1;
DJNZ R0,PROC_9850;MOV A,#00H
MOV
DPTR,#F Q_UP ;装载频率字并
启动转换
MOVX @DPTR,A
;
RET
3结语
DDS 具有相对带宽很宽,频率转换时间极短,频率分
辨率很高等优点。另外,全数字化结构便于集成,输出相位连续,频率、相位和幅度均可实现程控。通过样机的测试结果,证明本信号发生器达到了预期的设计要求,其性能指标明显优于传统的函数发生器。
参考文献:
[1]Anal og Devices I nc .C MOS 125MHz Comp lete DDS Synthesizer
AD9850[S].1997.
[2]全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛
获奖作品汇编[M ].北京:北京理工大学出版社,2003.
(责任编辑胡小勇
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03?第6卷无锡职业技术学院学报