基于AD9851的DDS正弦信号发生器设计

本文主要介绍了基于数字频率合成DDS（Direct Digital Synthesis）技术设计的正弦信号发生器，尤其关注了使用AD9851器件作为核心的解决方案。AD9851是一种高性能的直接数字频率合成器，适用于电子测量和电信领域的应用。 在电子测量中，DDS技术因其高效、灵活的特性而被广泛应用。传统的DDS实现方法常通过CPLD（复杂可编程逻辑器件）或FPGA（现场可编程门阵列）来构建，但这种方式在高频输出时可能会遇到信号幅值稳定性问题，主要是由于D/A转换器的速度限制以及后续I/V转换过程中运算放大器的带宽、增益和响应时间的影响。 AD9851是由ADI公司制造的一款高集成度的DDS芯片，它采用先进的CMOS工艺，能够提供宽频率范围、可调频率和相位。该器件内部包含一个频率累加器和一个相位累加器，两者独立工作，确保了高分辨率的频率输出。通过调节32位调频字，AD9851在180MHz系统时钟下可以实现0.04Hz的频率分辨率。频率F和相位θ的计算公式为：F=FMFC/2N，θ=2πFN/2M，其中N是相位累加器位数，FK是相位控制字，M是频率控制字位数，FM是频率控制字，FC是内部工作时钟。 AD9851的最大工作时钟为180MHz，通过内部的6倍频器和高速比较器，可以从25MHz的外部晶体振荡器产生150MHz的时钟信号，这有助于降低高频辐射，增强系统的电磁兼容性。该器件集成了高速DDS和10bit的A/D转换器，避免了对外部D/A转换和I/V转换的依赖，从而改善了输出信号的质量。 系统总体设计方案中，采用FPGA实现低频段的DDS模块，以生成用于模拟调制（AM/FM）和数字调制（ASK/FSK/PSK）的正弦波和二进制基带码。如图1所示，系统设计包括了FPGA核心处理单元、AD9851接口电路、控制逻辑以及其他必要的辅助电路，共同协作产生所需的各种调制信号。 这种基于AD9851的DDS正弦信号发生器设计方案为电子测量和通信实验提供了精确且稳定的信号源，克服了传统实现方法的局限性，提高了高频段信号的稳定性，并简化了系统设计。