基于DDS芯片的全數控函數信號發生器的設計與實現

　　0 引言

　　信號源是電子產品測量與調試、部隊設備技術保障等領域的基本電子設備。隨著科學技術的發展和測量技術的進步，普通的信號發生器已無法滿足目前日益發展的電子技術領域的生產調試需要。而DDS技術是一種新興的直接數字頻率合成技術，具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、切換相位連續、輸出信號相位噪聲低、可編程、全數字化易于集成、體積小、重量輕等優點，因而在雷達及通信等領域具有廣泛的應用前景。

　　1系統設計方案

　　本文提出的采用DDS作為信號發生核心器件的全數控函數信號發生器設計方案，根據輸出信號波形類型可設置、輸出信號幅度和頻率可數控、輸出頻率寬等要求，選用了美國A／D公司的AD9850芯片，并通過單片機程序控制和處理AD9850的32位頻率控制字，再經放大后加至以數字電位器為核心的數字衰減網絡，從而實現了信號幅度、頻率、類型以及輸出等選項的全數字控制。該函數信號發生器的結構如圖1所示。

　　本系統主要由單片機、DDS直接頻率信號合成器、數字衰減電路、真有效值轉換模塊、A／D轉換模塊、數字積分選擇電路等部分組成。

　　2 DDS的基本原理

　　直接數字頻率合成器（Derect Digital Synthesizer）是從相位概念出發直接合成所需波形的一種頻率合成技術。一個直接數字頻率合成器通常由相位累加器、加法器、波形存儲ROM、 D／A轉換器和低通濾波器（LPF）組成。DDS的組成結構如圖2所示。其中，K為頻率控制字（也叫相位增量），P為相位控制字，W為波形控制字，fc為參考時鐘頻率，N為相位累加器的字長，D為ROM數據位及D／A轉換器的字長。相位累加器在時鐘fc的控制下以步長K累加，輸出的N位二進制碼與相位控制字P、波形控制字W相加后作為波形ROM的地址來對波形ROM進行尋址，波形ROM輸出的D位幅度碼S（n）經D／A轉換變成階梯波S（t）后，再經過低通濾波器平滑，就可以得到合成的信號波形。由于合成的信號波形取決于波形ROM中存放的幅度碼，因此，用DDS可以合成任意波形。