應用dds技術實現(xiàn)正弦波信號源

應用dds技術實現(xiàn)正弦波信號源

1ad9851、zlg鋼盤現(xiàn)在，通信信道已經進入全球數(shù)字化和高度集權的領域。由于DDS芯片的處理速度快,性能優(yōu)越,并集成了D/A轉換器和DDS結構,因而獲得了廣泛應用。本文設計的信號源能產生的頻率為0MHz～70MHz,可控步長為1Hz。控制界面為一個簡易3×4鍵盤和3個數(shù)碼管,用zlg7289芯片完成鍵盤的自動掃描和數(shù)碼管的顯示驅動?？刂浦行牟捎肁tmelAT89S52單片機完成對AD9851、zlg7289的控制。系統(tǒng)加電以后,在鍵盤上輸入需要的輸出信號源頻率值,然后按Enter鍵,單片機將按鍵值通過程序轉化為與AD9851對應40bit的控制字,并送入AD9851中,就可以產生所需要的信號源。如果輸入有誤,按Cancel鍵,則維持原頻率不變,然后可以重新輸入所需的頻率值。AD9851產生需要頻率的信號,再經低通濾波,放大后就可以作為信號源使用。2系統(tǒng)中使用的設備介紹2.1高速dds芯片的設計AD9851是在AD9850的基礎上,做了一些改進以后生成的具有新功能的DDS芯片。如下圖(AD9851內部結構)所示,AD9851是由數(shù)據輸入寄存器、頻率/相位寄存器、具有6倍參考時鐘倍乘器的DDS芯片、10位的模/數(shù)轉換器、內部高速比較器這幾個部分組成。其中具有6倍參考時鐘倍乘器的DDS芯片是由32位相位累加器、正弦函數(shù)功能查找表、D/A變換器以及低通濾波器集成到一起。這個高速DDS芯片時鐘頻率可達180MHz,輸出頻率可達70MHz,分辨率為0.04Hz。其結構原理圖及外部引腳配置如圖1:這個輸出信號的頻率和相位可以通過程序來進行控制。方法是:采用并行或串行的方式來輸入頻率/相位控制字到數(shù)據輸入寄存器中,而AD9851內部有5個輸入寄存器,儲存來自外部數(shù)據總線的32位頻率控制字,5位相位控制字,1位6倍參考時鐘倍乘器使能控制,1位電源休眠功能(powerdown)控制和1位邏輯0。寄存器接收數(shù)據的方式有并行和串行兩種方式。并行方式由5組8位控制字反復送入,前8位控制輸出相位、6倍參考時鐘倍頻器、電源休眠和輸入方式,其余各位構成32位頻率控制字。而串行輸入是以一個40位的串行數(shù)據流經過一個并行輸入總線輸入。DDS輸出頻率fo和參考頻率fr及頻率調整字FSW之間的關系為:fo=fr×FSW/232。2.2led盤顯示裝置zlg7289A是一片具有串行接口的可同時驅動8位共陰式數(shù)碼管或64只獨立LED的智能顯示驅動芯片,該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣,單片即可完成LED顯示﹑鍵盤接口的全部功能。zlg7289A內部含有譯碼器,可直接接受BCD碼或16進制碼,并同時具有2種譯碼方式。此外還具有多種控制指令,如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。zlg7289A具有片選信號可方便地實現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。3實現(xiàn)方法和步驟3.1頻率產生單元與信號調整電路整個系統(tǒng)包括以下各個部分:中心處理單元(單片機),頻率產生單元(AD9851)與信號調整電路,鍵盤與顯示控制單元,電源單元(提供穩(wěn)定的+5V、+12V)四個功能塊,各功能塊通過端口連接,見附圖。3.1.1串聯(lián)諧振電路控制整個系統(tǒng)工作。單片機采用IMP810來實現(xiàn)上電復位,同時還可以復位AD9851。晶振為12M,和電容構成并聯(lián)諧振電路,電容取值為33pF;單片機內部產生振蕩周期,經分頻得到一個機器周期(由十二個振蕩周期組成)。單片機通過P1.2、P1.3、P1.4、P1.5與zlg7289芯片通信,控制鍵盤與顯示單元。通過P2.3、P2.4、P2.5控制AD9851輸出所需頻率值的正弦波信號。3.1.2z晶體內部儲存AD9851由單片機控制,串行輸入。時鐘輸入,采用30MHZ晶體,內部寄存器控制六倍頻。信號輸出為恒流源,Iout=39/RSet,電阻3.9K,輸出電流為10mA,外接51Ω電阻,輸出電壓510mV。與單片機接口部分,如表1所示:3.1.3小鍵盤類型本系統(tǒng)通過zlg7289芯片完成對鍵盤組和數(shù)碼管的控制。其中鍵盤組為3×4小鍵盤,按鍵值分別為0～9,Enter、Cancel。數(shù)碼管有1個兩位相連的表示MHz,有2個三位相連的分別表示KHz與Hz。3.1.4進行相關分析。對于已經進行主要是濾波,放大電路,供信號性能測試及下一步開發(fā)工作的進行。濾波器為70MHZ七階橢圓低通濾波器,放大器采用MAR-8SM,用7812對放大器供電.模擬電路的參數(shù)可在調試過程中依照信號性能作出適當?shù)恼{整。3.2板準備3.2.1提高黨校系統(tǒng)經驗總結的理論分析板子尺寸過大浪費成本,太小性能不好,甚至布線困難,電路板的性能在很大程度上源于經驗的積累,但必要的理論分析也可帶來很大的提高。布局是在protel上采用手工布局?；旌闲盘朠CB設計要將PCB分區(qū)為獨立的模擬部分和數(shù)字部分,要區(qū)分模擬地與數(shù)字地。3.2.2電源單元的設計首先設定好自動布線規(guī)則,電源線,地線應加粗為30mil,信號線為20mil(根據AD9851芯片引腳間距,此芯片引出信號線為10mil),然后進行自動布線。在自動布線的基礎上進行手工布線。布線完成后為避免輸出信號受到外界影響,通過大面積鋪地以提高的抗干擾能力。此外為減小接地電阻對需大面積鋪地的區(qū)域要大面積鋪地。電源單元中的7805、7812與濾波放大電路中的放大器發(fā)熱量較大,所以在芯片下面的電路板上大面積鋪裸銅進行散熱,以保證芯片的正常運行。根據以上分析,PCB圖見附圖。3.3軟件設計程序采用匯編語言編寫,程序流程圖如圖3。4應該注意的是，項目中應該提到的問題4.1干擾電路的設計當一塊PCB板中有多個數(shù)/模功能塊時,常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開。將數(shù)/模地分開是為了抗干擾,因為數(shù)字電路在高低電位切換時會在電源和地產生噪聲,數(shù)字電路對模擬電路的干擾,噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關。因此在布局布線的時候要特別注意。4.2ad9851及其自動紗線在設定自動布線規(guī)則,電源線,地線應加粗為30mil,一般信號線為20mil,AD9851引出信號線為10mil,然后進行自動布線。由于自動布線一般存在一些問題,要結合實際經驗,進行手工布線、調整。比如有些線與焊盤太近,在焊接時容易搭線,