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基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器设计与实现.pdf
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更新于2023-05-24
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论文设计开发了基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器的硬件系统,其频率范围为0~30MHz,根据软件设计的总体构想并结合硬件电路,
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基于 AD9850 构成的 DDS 正弦波信号发生器设计与实现
论文设计开发了基于 AD9850 构成的 DDS 正弦波信号发生器的硬件系统,其
频率范围为 0~30MHz,根据软件设计的总体构想并结合硬件电路,给出了总体以
及子模块的流程图,并用 C 语言编制相应程序.系统调试和测试结果表明,所设
计的系统能够产成正弦波形,信号的频率.相位.幅度的调节精度和抗干扰性等技
术性能指标基本达到设计目标.
1.引言
随着数字大规模集成电路技术的发展,采用数字电路的直接数字频率合成技
术(DDS)具有频率转换速度快.频率分辨率高.相位可控.频率稳定度高等优点.
频率转换速度快.频率分辨率高的信号源在现代电子通讯.航空航天.自动控制等
领域中是必不可少的,因此 DDS 信号源在上述领域获得广泛的应用.
AD9850 是 ADI 公司生产的低功耗直接数字频率合成技术典型产品之一,
AD9850 具有频率转换速度快.频率分辨率高.相位噪声低.频率稳定度高等优点.
本论文设计的是以直接频率合成(DDS)器件 AD9850 和 MCS-51 单片机为核心,
配合必要的外围接口器件,在单片机软件控制下,能够产生给定频率和起始相位
的附加调制信息的正弦波信号发生器.
2.AD9850 的基本工作原理
2.1 AD9850 的主要性能指标
①最大支持时钟频率为 125MHz
②频率分辨率达到 0.029Hz
③支持两种供电电压:+3.3V or +5V
④低功耗:3 8 0 m W @ 1 2 5 M H z ( + 5 V )
155mW @ 110MHz(+3.3V)⑤频率转换时间:10 个时钟周期.比如当 fs=125MHz
时,频率转换时间为:10×1/(125×106)≈0.1
⑥输出的无杂散动态范围 S F D R 大于 50dB @ 40MHz
⑦具有相位可控
⑧支持并口和串口输入控制接口
⑨频率控制字采用 32 位二进制码
2.2 AD9850 引脚说明

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AD9850 采用了先进的 CMOS 工艺,采用 28 脚 SSOP 表面封装形式,其管脚如
图 1 所示,引脚功能如表 1.
2.3 AD9850 内部结构
AD9850 的芯片功能框图如图 2 所示.

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AD9850 芯片内包括高速 DDS.10 位 DAC.频率/相位数据寄存器.数据输入寄存
器.比较器等,在 125MHz 参考时钟下,AD9850 经过高速的 DDS 核心芯片能产生
一个 32 位频率调整控制字可使 AD9850 的输出频率达 0.0291Hz;并能提供了
5bits 的相位控制位,它能使输出相位以 180°.90°.45°.22.5°.11.25°或是
它们任意组合的增量改变.AD9850 的电路结构允许产生频率值是参考时钟的一
半的输出,并且输出的频率能用数控方式以每秒产生 23000000 个新频率的速度
变化.AD9850 芯片内的比较器构成能接收经外部低通滤波后的 DAC 转换输出,可
以产生一个低抖动的方波输出的装置,因此 AD9850 用作时钟发生器十分方便.
频率/相位数据寄存器.数据输入寄存器在外部的频率更新时钟和字加载时钟的
控制下进行频率控制字的输入和更新,使芯片输出所要求的频率和相位.
2.4 AD9850 的工作原理
AD9850 内含可编程 DDS 系统和高速比较器,可实现全数字编程控制的频率
合成.
可编程 DDS 系统由相位累加器和正弦查表组成,其相位累加器由一个加法器
和一个 N 位的相位寄存器组成,N 一般为 24~32;实质上是一个可变模的计数器,
即 DDS 相位增量的个数在计数器收到每一个时钟脉冲时被存储起来,当计数器溢
出时,它就回到初态并使用相位累加器输出到相邻值.频率控制字能设置计数器
的模,它决定了相位增量的大小.相位增量在每个时钟到来时便在相位累加器中
相加,相位增量越大,则累加器溢出的速度越快,产生的输出频率越高.
A D 9 8 5 0 采用 3 2 位的相位累加器,AD9850 利用改进的,独有的算法,
把 14bits 已截断的相位累加器的输出转变成适当的余弦值,经片内高速的 10bit
DAC 转换器,可得到模拟正弦波.这个独特的算法使用一个简化了的 ROM 表和 DSP
技术等功能,有助于缩小 AD9850 的体积和功耗.输入.输出.参考时钟和频率控制
字的关系如下:
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