AD9851基于DDS的正弦信号发生器设计

"3系统总体设计方案 系统设计的关键在于如何有效地利用AD9851的特性来构建一个稳定且精确的正弦信号发生器。如图1所示，系统由两部分组成：一部分是基于FPGA的低频DDS模块，另一部分是AD9851DDS核心。FPGA负责生成低频调制信号，包括正弦波（用于模拟调制如AM和FM）以及二进制基带码（用于数字调制如ASK、FSK和PSK）。这些调制信号作为输入到AD9851，通过内部的频率累加器和相位累加器进行频率和相位的控制。 低频DDS模块在FPGA中实现，利用查找表（LUT）生成所需的正弦波形，并通过串行接口将调制信号传输给AD9851。这个接口通常采用SPI（Serial Peripheral Interface）协议，允许FPGA对AD9851的频率控制字和相位控制字进行编程，从而改变输出信号的频率和相位。 AD9851作为主DDS部件，其内部结构包含频率累加器、相位累加器和D/A转换器。频率累加器根据输入的频率控制字进行累加，决定输出信号的频率。相位累加器则根据相位控制字更新输出信号的相位，实现相位连续的正弦波形。由于AD9851集成了高速D/A转换器，可以避免使用外部D/A转换器带来的信号质量和稳定性问题。此外，AD9851还内置了高速A/D转换器，这在某些应用中可以用于反馈控制，确保输出信号的质量。 在实际应用中，外部晶体振荡器提供25MHz的基础时钟，通过AD9851内部的6倍频器提升至150MHz，以满足180MHz的工作时钟需求。这样做不仅可以达到较高的频率分辨率，同时减少高频辐射，增强系统的电磁兼容性。 4系统实现细节 在系统实现过程中，需要注意以下几点： 4.1 频率控制字和相位控制字的计算：根据AD9851的数据手册，正确计算出频率控制字和相位控制字的值是至关重要的，以确保生成所需频率和相位的正弦波。 4.2 SPI通信：必须正确配置FPGA的SPI接口，确保与AD9851之间的通信无误，及时更新频率和相位控制字。 4.3 电源管理：AD9851要求稳定的电源电压，良好的电源滤波和去耦是保证信号质量的基础。 4.4 抗干扰措施：考虑到DDS输出的高频特性，需要采取适当的屏蔽和布线策略，防止电磁干扰影响信号质量。 5系统性能评估 系统性能的评估主要包括频率精度、相位噪声、信号幅度稳定性和调制效果等方面。通过对比理论计算值和实际测量结果，可以评估系统的性能是否满足设计要求。在实际应用中，可能还需要进行长期稳定性测试和环境条件下的耐受性测试。 6结论 基于AD9851的DDS正弦信号发生器设计提供了一种高效且稳定的解决方案，克服了CPLD和FPGA内部实现DDS在高频段的局限性。结合FPGA的低频DDS模块，该设计可以灵活地生成不同调制方式的信号，适用于多种电信和电子仪器应用。通过优化设计和精细调试，这种信号发生器能够满足对信号质量有高要求的场合。"