DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計1信號產(chǎn)生的方法

RC振蕩器：頻率穩(wěn)定度不高

LC振蕩器：頻率穩(wěn)定度不高石英晶體振蕩器：頻率穩(wěn)定度高，但頻率調(diào)節(jié)困難DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計1信號產(chǎn)生的方法

頻率穩(wěn)定度高，但頻率很難連續(xù)步進DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計1信號產(chǎn)生的方法

直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DirectDigitalFreqencySynthesis，DDS)

DDS是一種全數(shù)字化的頻率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器等組成（1）頻率切換時間短（2）頻率分辨率高（3）相位變化連續(xù)（4）易于集成、易于調(diào)整DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計2直接數(shù)字頻率合成的原理

對于一個頻率為fout的正弦信號Sout，可以用下式來描述：

其相位為：將正弦信號的相位和幅值均轉(zhuǎn)化為數(shù)字量用頻率為fclk的基準時鐘對正弦信號進行抽樣

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計

將2π切割成2N等份作為最小量化單位，從而得到△θ的數(shù)字量M為：2直接數(shù)字頻率合成的原理

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計當M取1時，可以得到輸出信號的最小頻率步進為由于正弦函數(shù)為非線性函數(shù)，很難實時計算，一般通過查表的方法來快速獲得函數(shù)值。2直接數(shù)字頻率合成的原理

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計DDS正弦信號發(fā)生器原理框圖2直接數(shù)字頻率合成的原理

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計3DDS信號發(fā)生器的兩種技術(shù)方案

（1）采用專用DDS集成芯片的技術(shù)方案（2）采用單片機+FPGA的技術(shù)方案DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計專用DDS集成芯片——AD9850

4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計硬件電路設(shè)計4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器IOUTFS=32×（R1）DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計

LT6600-10為單片集成開關(guān)電容低通濾波器，截止頻率為10MHz。4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計LT6600-10內(nèi)部還有一全差分放大器，通過改變R4和R5的阻值可獲得不同的放大倍數(shù)。

當R4和R5取相同阻值時，內(nèi)部差分放大器的增益為402Ω/R4

4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計

LT6600-10為單片集成開關(guān)電容低通濾波器，截止頻率為10MHz。從LT6600-10輸入和輸出信號波形比較：4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計

假設(shè)要產(chǎn)生50Hz的正弦波，可通過下式計算得到4字節(jié)頻率字：

AD9850的參考時鐘fCLKIN頻率為125MHz。4字節(jié)頻率字為000006B6H，W0=00H，W1=00H，W2=00H，W3=06H，W4=B6H。4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計AD9850控制字傳送時序圖

W0為相位控制字，W1~W4為32位頻率字4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計W0~W4五字節(jié)頻率控制字分別存放在34H~38H中CS4 EQU 0C004HW0 EQU 34HW1 EQU 35HW2 EQU 36HW3 EQU 37HW4 EQU 38H4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計SEND: CLR RESET MOV DPTR，#CS4 MOV A，34H MOVX @DPTR，A MOV A，35H MOVX @DPTR，A MOV A，36H MOVX @DPTR，A MOV A，37H MOVX @DPTR，A MOV A，38H MOVX @DPTR，A SETB FQ_UD NOP CLR FQ_UD RET4采用專用DDS集成芯片的信號發(fā)生器DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計采用DDS技術(shù)設(shè)計一個信號發(fā)生器

5采用單片機+FPGA實現(xiàn)的信號發(fā)生器

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計設(shè)計要求如下：（1）具有產(chǎn)生正弦波、方波和三角波3種周期性波形；（2）輸出信號頻率范圍10Hz~5MHz，頻率步進間隔≤1Hz；（3）輸出信號幅值范圍0~10V（峰—峰值），波形幅值和偏移量可調(diào)；（4）具有穩(wěn)幅輸出功能，當負載變化時，輸出電壓幅度變化不大于±3%（負載電阻變化范圍：50Ω~∞）；（5）具有顯示輸出波形類型、重復(fù)頻率等功能。5采用單片機+FPGA實現(xiàn)的信號發(fā)生器

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計1方案設(shè)計

5采用單片機+FPGA實現(xiàn)的信號發(fā)生器

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計硬件電路詳細設(shè)計單片機子系統(tǒng)設(shè)計

單片機軟件設(shè)計高速D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計

濾波電路的設(shè)計信號放大電路的設(shè)計

驅(qū)動電路的設(shè)計5采用單片機+FPGA實現(xiàn)的信號發(fā)生器

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計SoC單片機C8051F360◆SiliconLaboratories在2007年推出的100MHzSoC單片機；◆高性能51內(nèi)核指令系統(tǒng)與傳統(tǒng)51單片機完全兼容；◆1組雙周期16×16乘加器（MAC）◆1個精準度2%的內(nèi)部振蕩器和32kBFlashROM；◆可配置式I/O引腳和各種通訊外設(shè)，包括UART、SPI和I2C?！?0位200kspsSARA/D轉(zhuǎn)換器和10位D/A轉(zhuǎn)換器。單片機子系統(tǒng)設(shè)計DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計單片機子系統(tǒng)硬件設(shè)計鍵盤顯示電路DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計單片機最小系統(tǒng)DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計DDS子系統(tǒng)參數(shù)的確定DDS子系統(tǒng)設(shè)計

（1）輸出帶寬。當頻率控制字M=1時，輸出信號的最低頻率為

fomin=fclk/2N式中，fclk為系統(tǒng)時鐘頻率，N為相位累加器的位數(shù)。當N取值很大時，最低輸出頻率可以達到很低，甚至可以認為DDS的最低頻率為零頻。DDS的最高輸出頻率由系統(tǒng)時鐘頻率和一個周期波形采樣點數(shù)決定。當系統(tǒng)時鐘頻率為，采樣點數(shù)為X，則最高輸出頻率為

fomax=fclk/X

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計DDS子系統(tǒng)設(shè)計

（2）頻率穩(wěn)定度。DDS信號的頻率穩(wěn)定度等同于外部時鐘信號的頻率穩(wěn)定度。由于外部時鐘信號一般采用晶體振蕩器，因此，DDS信號頻率可以達到很高的穩(wěn)定度。（3）頻率分辨率。頻率分辨率由下式?jīng)Q定：如果參考時鐘頻率取40MHz，相位累加器位數(shù)取32，可求得最小頻率步進值為：DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計DDS子系統(tǒng)設(shè)計

（4）DDS信號的質(zhì)量DDS信號源的質(zhì)量可用信號的失真度THD（TotalHarmonicDistortion，也稱總諧波系數(shù)）來表示。

X：采樣點數(shù)，n：DAC字長D/A選用8位字寬，一個周期的樣本數(shù)取256，失真度為0.72%。一個周期的樣本數(shù)為20，失真度約為6.4%。一個周期的樣本數(shù)為8，失真度達到23%DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計DDS子系統(tǒng)參數(shù)的確定（1）系統(tǒng)時鐘頻率：40MHz；（2）頻率控制字的位寬：32位；（3）相位累加器的位寬：32位；（4）波形存儲器的地址位寬：8位；（5）波形存儲器的數(shù)據(jù)位寬：8位。最小頻率步進值

DDS子系統(tǒng)設(shè)計

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計DDS子系統(tǒng)頂層原理圖

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計頻率字接收模塊DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計高速A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

高速D/A轉(zhuǎn)換器——AD9708DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計AD9708與FPGA的連接高速A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計模擬子系統(tǒng)設(shè)計

增益可調(diào)放大電路差分放大電路驅(qū)動電路DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計MAX4016DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計MAX4016DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計單片機子系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件主要功能：人機接口：波形選擇，頻率設(shè)置向FPGA傳送波形數(shù)據(jù)和頻率控制字DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計頁面2

頁面3頁面1

LCD顯示畫面設(shè)計頁面4頁面5DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計按鍵的定義

DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計主程序流程圖DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計鍵盤中斷服務(wù)程序流程圖給定頻率轉(zhuǎn)化為4字節(jié)的頻率控制字N為字寬，取32，fCLK為時鐘頻率，取40MHz。DDS信號的發(fā)生器的設(shè)計鍵盤中斷服務(wù)程序流程圖D