低成本DDS正弦信号发生器设计及教学应用

新型的正弦信号发生器设计与实现是一项关键的信号处理技术，它旨在以低成本生成高质量的正弦信号，适用于核磁共振磁场测量仪的激励和教学演示等多种应用场合。本文的主要关注点在于设计一个高效、灵活且成本效益高的信号源。 首先，设计的核心是采用了直接数字频率合成(DDS)技术，这是一种基于相位累加器和只读存储器（ROM）的工作原理。DDS通过N-bit相位累加器逐位累加频率控制字K，当达到满量时产生相位溢出，进而生成与输入频率K和时钟频率fc相关的正弦波形。通过调整N、K和fc的值，可以实现宽范围内的频率生成，确保了最小分辨率fc/2N。 在调制功能上，文中提到的系统不仅可以生成基本的正弦波，还具备模拟幅度调制的能力。幅度调制是通过调制信号来控制高频振荡器的幅度，使得输出信号的幅度随调制信号的变化而变化，这种技术在通信和信号处理中有广泛应用。 设计的关键组成部分包括数模转换器(DAC)和低通滤波器(LPF)，前者将数字信号转化为模拟信号，后者则用来平滑输出波形，减少杂波和谐波，提高信号质量。为了满足频率步进的要求，例如每步100Hz，设计师选择了19位的相位累加器，并利用52.4160MHz晶振进行精确补偿，以确保输出频率的准确性。 新型正弦信号发生器的设计结合了先进的数字信号处理技术和模拟信号调制技术，实现了低成本、高精度的信号生成，对于教学和科研工作具有重要的实际价值。这种设计方法不仅节省成本，而且能够适应各种应用场景的需求，显示了其在信号处理领域的实用性和先进性。