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1、信息工程学院DDS信号发生器信号发生器贾立新设计要求如下：设计要求如下：（1）具有产生正弦波、方波和三角波）具有产生正弦波、方波和三角波3种周期性波形；种周期性波形；（2）输出频率范围）输出频率范围10Hz2MHz（非正弦信号频率按（非正弦信号频率按10次谐波计算），重复频率可调，频率步进间隔次谐波计算），重复频率可调，频率步进间隔1Hz；（3）输出波形幅值范围）输出波形幅值范围010V（峰（峰峰值），波形幅峰值），波形幅值和偏移量可调；值和偏移量可调；（4）具有稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度）具有稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于变化不大于3%（负载电阻变化范围：（
2、负载电阻变化范围：50）；）；（5）具有显示输出波形类型、重复频率等功能。）具有显示输出波形类型、重复频率等功能。直接数字频率合成的原理直接数字频率合成的原理 对对于一个于一个频频率率为为fout的的正弦信号正弦信号Sout，可以用下式来描述：，可以用下式来描述：其相位为：其相位为：将正弦信号的相位和幅值均转化为数字量将正弦信号的相位和幅值均转化为数字量 用频率为用频率为fclk的基准时钟对正弦信号进行抽样的基准时钟对正弦信号进行抽样 将将2切割成切割成2N等份作为最小量化单位，从而得到等份作为最小量化单位，从而得到的数字量的数字量M为：为：当当M取取1时，可以得到输出信号的最小频率步进为时，
3、可以得到输出信号的最小频率步进为 由于正弦函数为非线性函数，很难实时计算，一般由于正弦函数为非线性函数，很难实时计算，一般通过查表的方法来快速获得函数值。通过查表的方法来快速获得函数值。DDS正弦信号发生器原理框图正弦信号发生器原理框图 实现实现DDSDDS信号发生器的两种技术方案信号发生器的两种技术方案 1.采用专用采用专用DDS集成芯片的技术方案集成芯片的技术方案2.采用单片机采用单片机+FPGA的技术方案的技术方案 专用专用DDSDDS集成芯片集成芯片AD9850AD9850 AD9850AD9850实现的实现的DDSDDS信号发生器原理图信号发生器原理图 AD9850的参考时钟的参考时
4、钟fCLKIN频率为频率为125MHz，如要产，如要产生生50Hz的正弦波，可通过上式计算得到的正弦波，可通过上式计算得到4字节频率字字节频率字为为000006B6H。AD9850控制字传送时序图控制字传送时序图 AD9850RST EQU P1.5W_CLK EQU P1.6W0EQU34HW1EQU35HW2EQU36HW3EQU37HW4EQU38HSEND：CLRAD9850RSTMOVDPTR，#0F000HMOV A，W0 MOVX DPTR，A MOV A，W1 MOVX DPTR，A MOV A，W2 MOVX DPTR，A MOV A，W3 MOVX DPTR，A MOV A
5、，W4MOVX DPTR，ASETB W_CLKSETB FQ_UDNOPNOPCLR FQ_UDRET LT6600-10属于集成开关电容低通滤波器，截止频率为属于集成开关电容低通滤波器，截止频率为10MHz。从从LT6600-10输入和输出信号波形比较：输入和输出信号波形比较：LT6600-10内部还有一全差分放大器，通过改变内部还有一全差分放大器，通过改变R4和和R5的阻的阻值可获得不同的放大倍数。值可获得不同的放大倍数。当当R4和和R5取相同阻值时，内部差分放大器的增益为取相同阻值时，内部差分放大器的增益为402/R4 AD9850内部设有高速电压比较器。将低通滤波器内部设有高速电压比
6、较器。将低通滤波器LT6600-10输出的正弦信号送电压比较器的同相输入端输出的正弦信号送电压比较器的同相输入端VINP，LT6600第第7脚输出的直流电平（其值为脚输出的直流电平（其值为VDD/2）送到比较器的）送到比较器的反相输入端反相输入端VINN，就可从，就可从QOUT和和QOUTB输出两路与正弦信输出两路与正弦信号频率相同且互为反相的方波信号。号频率相同且互为反相的方波信号。采用单片机采用单片机+FPGA的技术方案的技术方案 DDSDDS信号发生器的参数确定如下：信号发生器的参数确定如下：（1）系统时钟频率：）系统时钟频率：40MHz；（2）频率控制字的位宽：）频率控制字的位宽：32
7、位位；（3）相位累加器的位宽：）相位累加器的位宽：32位；位；（4）波形存储器的地址位宽：）波形存储器的地址位宽：8位位；（5）波形存储器的数据位宽：）波形存储器的数据位宽：8位。位。最小频率步进值最小频率步进值 单片机子系统的软硬件设计单片机子系统的软硬件设计DDSDDS子系统设计子系统设计 模拟子系统设计模拟子系统设计 滤波器的设计滤波器的设计 信号放大电路的设计信号放大电路的设计 驱动电路的设计驱动电路的设计单片机子系统软件设计单片机子系统软件设计LCDLCD显示界面设计显示界面设计 LCDLCD显示界面设计显示界面设计 按键的定义按键的定义 主程序流程图主程序流程图 T0T0中断服务程
8、序中断服务程序 键盘中断服务程序流程图键盘中断服务程序流程图 给定频率转化为给定频率转化为4字节的频率控制字字节的频率控制字 N为字宽，取为字宽，取32，fCLK为时钟频率，取为时钟频率，取40MHz。DDS子系统设计子系统设计 高速高速D/A转换电路设计转换电路设计 高速高速D/A转换电路设计转换电路设计 高速高速D/A转换电路设计转换电路设计DDS子系统顶层原理图子系统顶层原理图 频率字接收模块频率字接收模块 模拟子系统设计模拟子系统设计 信号放大电路的设计信号放大电路的设计 驱动电路的设计驱动电路的设计 功率驱动闭环负反馈功率驱动闭环负反馈 采用驱动能力强的集成运算放大器采用驱动能力强的集成运算放大器 模拟子系统总体原理图模拟子系统总体原理图 系统调试