信息工程学院：DDS信号发生器设计与原理详解

信息工程学院的DDS信号发生器项目旨在设计一个多功能的信号发生器，由贾立新负责。该设备的主要特点包括： 1. 波形生成能力：DDS信号发生器能够产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形，满足不同的实验和应用需求。 2. 频率调节：输出频率范围广泛，从10Hz到2MHz，非正弦信号频率支持10次谐波。重复频率是可调的，步进间隔非常小，小于或等于1Hz，保证了信号精度和稳定性。 3. 功率和幅度控制：输出波形的幅值范围为0~10V（峰—峰值），并且幅度和偏移量都可以进行精细调整，确保输出信号的可定制性。 4. 稳定性：具有稳幅输出特性，即使负载电阻在50Ω到无穷大范围内变化，输出电压幅度的变化也限制在±3%以内，确保信号质量不受负载影响。 5. 显示功能：设备还具备显示输出波形类型和重复频率的功能，便于用户监控和分析。 DDS (Direct Digital Synthesis) 是一种直接数字化频率合成技术，核心原理是将频率和相位都转化为数字量进行处理。通过频率基准时钟对正弦信号进行抽样，然后通过频率字寄存器和相位累加器进行精确的相位调整。由于正弦函数是非线性的，通常通过查找表（ROM）存储预计算的函数值来快速获取输出。相位累加器根据频率字不断累加，实现连续的频率生成。 实现DDS信号发生器有两种主要技术路径： - **专用DDS集成芯片方案**：如AD9850，它是一款高效的DDS芯片，具有内置的参考时钟和控制逻辑。例如，为了产生50Hz的正弦波，需要将频率字设置为000006B6H，利用其内部时钟进行频率合成。AD9850的控制字传送遵循特定的时序，如RSTEQU命令。 - **单片机+FPGA方案**：另一种方法是结合微控制器（如单片机）和现场可编程门阵列（FPGA），这种方式提供了更大的灵活性和扩展性，但可能需要更复杂的编程和系统设计。 信息工程学院的DDS信号发生器项目不仅注重基本的信号生成能力，还强调了频率精度、稳定性以及用户界面的重要性，通过不同的技术实现方式展示了现代信号发生器设计的多样化和高效性。