基于AD9850的信号发生器的设计与实现

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  •     摘 要:介绍ADI公司出品的AD9850芯片,给出芯片的引脚图和功能。并以单片机AT89S52为控制核心设计了一个串行控制方式的正弦信号发生器的可行性方案,给出了单片机AT89S52与AD9850连接电路图和调试通过的源程序以供参考。该电路设计方案正确可行,频率容易控制,操作简单灵活,且具有广阔的应用前景。
    关键词:AT89S52;AD9850;直接频率合成技术;信号发生器

        直接数字频率合成技术(DDS)是20世纪末迅速发展起来的一种新的频率合成技术,它将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域,表现出优越的性能和突出的特点。由于DDS器件采用高速数字电路和高速D/A转换技术,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,此外,DDS器件很容易实现对信号的全数字式调制。因此,直接数字频率合成器以其独有的优势成为当今电子设备和系统频率源的首选器件。本文介绍了ADI公司出品的AD- 9850芯片,以单片机AT89S52为控制核心完成正弦信号发生器的可行性设计方案,并给出了调试通过的源程序以供参考。

    1 AD9850芯片性能及管脚功能
        AD9850采用了先进的CMOS工艺,支持5 V和3.3 V两种供电电压,在3.3 V供电时功耗仅为155 mW,扩展工业级温度为-40~+80 oC。支持并行或串行输入控制接口形式,最大支持时钟频率为125MHz,此时输出的频率分辨率达0.029 1 Hz。采用28脚SSOP表面封装形式,其管脚功能如图1所示。


        AD9850分为可编程序DDS系统、高性能数/模变换器(DAC)和高速比较器三部分,其中可编程DDS系统包含输入寄存器、数据寄存器和高速DDS三部分。高速DDS包括相位累加器和正弦查找表,其中相位累加器由一个加法器和一个32位相位寄存器组成,相位寄存器的输出与一个5位的外部相位控制字相加后作为正弦查找表的地址。正弦查找表包含一个正弦波周期的数字幅度信息,每一个地址对应正弦波中O~360范围的一个相位点。查找表输出后驱动10 b的DAC转换器,输出两个互补的电流,其幅度可通过外接电阻Rset来调节,输出电流可由Iset=32(1.248 V/Rset)来计算,Rset的典型值为3.9 kΩ。输出信号经过外部的一个低通滤波器后接到AD9850内部自带的高速比较器,即可产生一个与正弦波同频率且抖动很小的方波。

    2 AD9850的控制字及控制时序
        AD9850的控制字有40位,其中32位是频率控制位,5位是相位控制位,1位是电源休眠控制位,2位是工作方式选择控制位。在应用中,工作方式选择位设为00,因为01,10,11已经预留作为工厂测试用。相位控制位按增量180°,90°,45°,22.5°,11.25°或这些组合来调整。频率控制位可通过下式计算得到:

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