采用单片微处理机对 DDS 进行控制,构成扫频信号源的电路非常简捷,其电路方框
图见 0。
图 0 扫频信号源硬件电路设计
图 1
AD9850 的工作原理
AD9850 引脚功能图
AD9850 是内部有 32 位累加器、Sin/ Cos 表、10 位分辨率的 D/ A 转换器的 CMOS 大
图 2
AD9850 内部框图
规模集成芯片,内部框图如图 2 所示。它内部有 40 位寄存器,其中 32 位用于频率控制,5 位
用于相位控制,1 位用于电源暂停功能,2 位厂家保留为测试控制。频率控制字在高位,相位控
制字在低位。这 40 位控制字可通过并行方式或串行方式写入到 AD9850 的数据输入寄存
器。
在并行写入方式中,通过 8 位总线 D7⋯⋯D0 将数据写入寄存器,40 位需要重复 5 次。
在 8 脚 FQ - UD 上升沿把 40 位数据从输入寄存器输入到频率/ 相位控制数据寄存器,从而
更新 DDS 的输出频率和相位。同时把地址指针复位到第一个寄存器。在串行输入方式中 W
- CL K 上升沿把 25 脚(D7) 的一位数据串行移入,移动 40 位后,用一个 FR -UP 脉冲就可以
更新输出频率和相位。主复位 RESET 控制 DDS 的复位,高电平有效,复位后 DDS 的累加器
从零开始累加,DDS 的最高参考输入时钟为 125MHz。
10 位 DAC 输出两个互补的模拟电流,调节 ADC 满量程输出电流,需外接一个电阻
RSET ,其调节关系为 ISET = 32 (1. 248V/ RSET) ,满量程电流为(10 - 20) mA。
AD9850 内部有高速比较器,可将 DAC 输出的正弦信号转换成同频率的方波而用作时
钟脉冲。AD9850 用 5 位数据控制相位,允许相位按增量 180°、90°、45°、22. 5°、11. 25°
移动或这些值进行组合。
AD9850 的应用举例
AD9850 构成的正弦信号和脉冲信号发生器
图 3 为 AD9850 和单片机 89C51 构成的数控信号发生器[2 ] 。为了减少电路连线,
AD9850 与单片机之间采用串行连接方式,参考时钟由 125MHZ 的晶体振荡器产生。89C51 串
行口设置为方式 0 输出, TXD 作为时钟信号与 W - CL K 相连,RXD 作为数据信号与 D7 相
连,地址译码信号和 WR 经或非后与 FR - UD 相连,主复位 RESET 由单片机的 P1. 2 控制。
图 3
AD9850 构成的信号发生器
程序编写时要注意:先发送 40 位频率相位控制字低位字节的低位,再发送高位字节,40
位控制字分 5 个字节单元发送,每个字节是否发送完可通过查询串行口控制寄存器 SCON 中
的 TI 位,5 个单元的控制字发送完后,单片机通过执行一条写指令 MOVX @DPTR ,A 就可以完
成更新输出频率和相位。图 3 中 DAC 正输出端 IOU T 驱动 200Ω、5 极点低通滤波器[3 ] ,
而滤波器后面又接一个 200Ω 负载, 使等效负载为 100Ω。DAC 互补输出电流驱动 100Ω 负
载。输出的正弦信号连到比较器的 VINP 端,DAC 两个输出间的 100 KΩ 分压输出被电容去
耦后,用作内部比较器的参考电压。输出正弦波和方波的频率为
fDDS = M·fREF/ 232 = 0. 291 ×MHz ,
M 为 AD9850 的控制字,M = 1. 2. 3 ,⋯⋯231 。在开发数字式频率特性测试时,我们
用该方案产生的正弦信号作为扫频信号取得了很好的效果。
扫频信号源设计
采用单片机微机处理器对 DDS 进行控制构成扫频信号源的电路非常简洁,其原理框图如
图 4 所示。
图 4 扫频信号源电路框图
该扫频信号源由单片机(MCU)、DDS、低通滤波器(LPT)和功率放大器组成。低通滤波器
是扫频信号源中的关键器件,负责滤除输出信号中所含有的高频杂散信号和谐波信号。DDS
的输出杂散有 3 个主要来源:N 比特相位累加器只输出高 M 位对正弦查找表进行寻址;正弦
查找表存储的幅值编码仅为有限位;DAC 的有限分辨率和非线性特性。功率放大器选用
AD811,其带宽为 100MHz,在对 DDS 输出放大 10 倍的要求下完全适用。
利用单片机 AT89C52 可以对 DDS 的逻辑和输出信号进行实时控制。AD8950 的 RESET 信
号、W_CLK 和 FQ_UD 信号直接由 AT89C52 的 P3 口提供。单片机与 AD8950 的硬件连接原理图
如图 5 所示。
AD8950 的输出信号 DDS_OUTPUT 接至外部的低通滤波器,滤除高频杂散和谐波后再接到
有 AD811 构成的功率放大器,以提高伏在性能。
图 5 单片机与 AD8950 的硬件连接图