1、收稿日期:2007208213作者簡(jiǎn)介:肖國玲(1972-,女,安徽霍山人,無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師/工程師。一種基于DDS 芯片AD9850的信號(hào)發(fā)生器肖國玲,潘健,王波(無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇無錫214121摘要:介紹一種采用微處理器AT89C52控制直接數(shù)字頻率合成(DDS 芯片AD9850的信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)。該系統(tǒng)可輸出正弦波、方波,且頻帶較寬、頻率穩(wěn)定度高,波形良好。關(guān)鍵詞:DDS;AD9850;信號(hào)發(fā)生器中圖分類號(hào):T N98文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):167127880(2007052028203S i gna l Genera tor Ba sed On DD S Ch i p AD 9

2、850X I A O Guo 2ling,P AN J ian,WANG BoAbstract: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;signa

3、l generat or信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源,廣泛應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制和科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域。DDS 技術(shù)是一種先進(jìn)的頻率合成技術(shù),其主要優(yōu)點(diǎn)是易于程控,相位連續(xù),輸出頻率穩(wěn)定度高,分辨率高。基于DDS 技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器是隨著不斷進(jìn)步的計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)在測(cè)量?jī)x器中的應(yīng)用而形成和發(fā)展起來的一類新型信號(hào)源,具有輸出頻率穩(wěn)定、準(zhǔn)確,波形質(zhì)量好和輸出頻率范圍寬等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),是信號(hào)發(fā)生器研究的一個(gè)重要方向。1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖1所示 。圖1系統(tǒng)框圖1.1AD9850芯片介紹AD9850是美國AD 公司生產(chǎn)的高集成度DDS 芯片,采用C MOS 工藝,其功耗在3.3V 供電時(shí)僅為1

4、55mW ,擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度范圍為-4080,采用28腳SS OP 表面封裝形式。引腳功能如表1:表1AD9850引腳功能表管腳號(hào)名稱說明1-4,25-28D0-D7控制字并行輸入,其中D7可做串行輸入5,24DG ND 數(shù)字地6,23DVDD 為內(nèi)部數(shù)字電路提供電源7W _CLK 控制字加載時(shí)鐘,用于加載并行/串行的頻率/相位控制字8F Q_UD 頻率更新控制,在上升沿依寄存器更新頻率9CLKI N 外部晶振的輸入端,最大值為125MHZ10,19AG ND 模擬地11,18AVDD為內(nèi)部模擬電路提供電源82Vol .6No .5Dec .2007第6卷第5期無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2007年12

5、月Journal ofW uxi I nstitute of Technol ogy管腳號(hào)名稱說明12RESET外接電阻決定了器件輸出端的電流大小13,14QOUT,QOUT B 內(nèi)部比較器輸出端15,16V I N N,V I N P 內(nèi)部比較器輸入端17DACBL 內(nèi)部DAC 外接參考電壓,可懸空20I O UT B I O UT 的為互補(bǔ)輸出21I O UT正弦電流輸出端, 一般用電阻接地以轉(zhuǎn)換為正弦電壓輸出圖2AD9850的組成框圖圖2為其組成框圖。圖2中層虛線內(nèi)是一個(gè)完整的可編程DDS 系統(tǒng),外層虛線內(nèi)包含了AD9850的主要組成部分。AD9850內(nèi)含可編程DDS 系統(tǒng)和高速比較器,

6、能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。可編程DDS 系統(tǒng)的核心是相位累加器,它由一個(gè)加法器和一個(gè)N 位相位寄存器組成,N 一般為2432。每來一個(gè)外部參考時(shí)鐘,相位寄存器便以步長(zhǎng)M 遞加。相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個(gè)正弦波周期的數(shù)字幅度信息,每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波中0360范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號(hào),然后驅(qū)動(dòng)DAC 以輸出模式量。相位寄存器每過2N /M 個(gè)外部參考時(shí)鐘后返回到初始狀態(tài)一次,相位正弦查詢表每一個(gè)循環(huán)也回到初始位置,從而使整個(gè)DDS 系統(tǒng)輸出一個(gè)正弦波。輸出的正弦波周期To =Tc2N /M ,頻率o

7、ut =M fc /2N,Tc 、fc 分別為外部參考時(shí)鐘的周期和頻率。AD9850采用32位的相位累加器將信號(hào)截?cái)喑?4位輸入到正弦查詢表,查詢表的輸出再被截?cái)喑?0位后輸入到DAC,DAC 再輸出兩個(gè)互補(bǔ)的電流。DAC 滿量程輸出電流通過一個(gè)外接電阻RSET 調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)關(guān)系為I SET =32(1.148V /RSET ,RSET 的典型值是3.9k。將DAC 的輸出經(jīng)低通濾波后接到AD9850內(nèi)部的高速比較器上即可直接輸出一個(gè)抖動(dòng)很小的方波。AD9850對(duì)輸入的標(biāo)準(zhǔn)正弦波,進(jìn)行直接數(shù)字合成。輸入信號(hào)頻率最高為fclk =125MHz,可生成0-fclk /2范圍內(nèi)的任意頻率正弦波和方波。

8、AD9850在接上精密時(shí)鐘源和寫入頻率相位控制字之間后就可產(chǎn)生一個(gè)頻率和相位都可編程控制的模擬正弦波輸出,此正弦波可直接用作頻率信號(hào)源或經(jīng)內(nèi)部的高速比較器轉(zhuǎn)換為方波輸出。在125MHz 的時(shí)鐘下,32位的頻率控制字可使AD9850的輸出頻率分辨率達(dá)0.0291Hz;并具有5位相位控制位,而且允許相位按增量180、90、45、22.5、11.25或這些值的組合進(jìn)行調(diào)整。使用中注意:RESET 決定了器件輸出端的電流大小,推薦連3.9K 電阻到地;V I N P,V I N N 分別是片內(nèi)比較器的正向輸入端和反相輸入端,V I N P 接I O UT 輸出的正弦信號(hào),可用于將輸出的正弦波轉(zhuǎn)換為方波

9、;I O UT 通常接200歐電阻到地以轉(zhuǎn)換為正弦電壓輸出,I O UT B 為互補(bǔ)輸出;QOUT 為方波輸出,QOUT B 為方波反相輸出,懸空。1.2單片機(jī)89C52控制AD9850接口原理圖運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)AD9850的控制編程簡(jiǎn)便、接口簡(jiǎn)單、成本低,容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化,因此采用單片機(jī)89C52作為控制核心來向AD9850發(fā)送控制字。89C52與AD9850的連接如圖3:2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主體是按照時(shí)序要求,向內(nèi)存空間寫入五個(gè)頻率字并調(diào)用DDS 初始化程序。入口參數(shù):DDS DAT 頻率字存儲(chǔ)緩沖區(qū)始地址W _CLK 頻率字輸入同步時(shí)鐘信號(hào)口地址F Q_UP 頻率字裝載口地址DD

10、S_RST 芯片復(fù)位口地址出口參數(shù):無DDS 控制程序清單如下:W _C LK E QU 30H F Q_UP E QU 31H DDS_RST E QU 32H DDS DAT DAT A 40HORG 0000H AJ M P MA I N92肖國玲,潘健,王波:一種基于DDS 芯片AD9850的信號(hào)發(fā)生器第5期 圖389C52與AD9850接口原理圖ORG0100H MA I N :MOV SP,#60H MOV R1,#40H ;MOV R1,#00H;I N C R1MOV R1,#1eH I N C R1MOV R1,#20H I N C R1MOV R1,#00H I N C R

11、1MOV R1,#00H;AC ALL I N I 9850S J MP$I N I 9850:MOVA,#00H ;初始化9850,輸入AD9850頻率字,并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換MOV DPTR,#DDS_RST;DDS 芯片復(fù)位MOVX DPTR,A;MOV R0,#05H;MOV R1,#DDS DAT MOVDPTR,#W _C LKPROC_9850:MOVA,R1;寫入5個(gè)頻率字MOVX DPTR,A I N C R1;DJNZ R0,PROC_9850;MOV A,#00HMOVDPTR,#F Q_UP ;裝載頻率字并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換MOVX DPTR,A;RET3結(jié)語DDS 具有相對(duì)帶寬很寬,頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短,頻率分辨率很高等優(yōu)點(diǎn)。另外,全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成,輸出相位連續(xù),頻率、相位和幅度均可實(shí)現(xiàn)程控。通過樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果,證明本信號(hào)發(fā)生器達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)