摘要：介紹了一種DDS專用芯片AD9835，并利用該芯片設(shè)計了一種高精度頻率信號發(fā)生器，討論了DDS芯片的基本原理、應(yīng)用及其與計算機、單片機的接口。并對實際結(jié)果進行了分析。

    關(guān)鍵詞：頻率合成DDS 信號源 調(diào)制

高精度測量往往需采用高精度、高穩(wěn)定性、高分辨率的頻率信號源。采用多個鎖相環(huán)構(gòu)成的頻率合成器，電路復(fù)雜、價格昂貴，且信號建立時間長、動態(tài)特性較差。近年來發(fā)展起來的直接數(shù)字式頻率合成器（DDS）采用高速數(shù)字電路和高速D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)，具有以往頻率合成器難以達(dá)到的優(yōu)點，如頻率轉(zhuǎn)換時間短（<20ns）、頻率分辨率高（0.01Hz）、頻率穩(wěn)定度高（10 -7至10 -8）、輸出信號頻率和相位可快速程控切換等，因此可以很容易地對信號實現(xiàn)全數(shù)字式調(diào)制。而且，由于DDS是數(shù)字化高密度集成電路產(chǎn)品，芯片體積小、或耗低，因此可以用DDS構(gòu)成高性能頻率合成信號源而取代傳統(tǒng)頻率信號源產(chǎn)品。

我們采用Analog公司的AD9835 DDS專用芯片設(shè)計了一種由單片機及計算機控制的合成信號源，主要技術(shù)指標(biāo)如下：

頻率范圍：0.1Hz～10MHz

頻率分辨率：0.1Hz

頻率穩(wěn)定度：1×10 -7

輸出幅度：0～±10V可調(diào)

輸出波形：正弦波、方波（TTL電平）、PSK、FSK、掃頻

本信號源有可以任意切換的兩種控制方法：一種是用PC機上的并口傳遞控制指令及參數(shù)，為此我們用VB編寫了Windows 9x操作系統(tǒng)下的控制界面，通過該程序可以非常容易地設(shè)定各種控制參數(shù)；另一種是用單片機控制，通過面板按鈕設(shè)定參數(shù)和選擇功能菜單，便于野外脫機使用。

1 DDS工作原理

1.1 DDS技術(shù)

AD9835中使用的DDS技術(shù)是從連續(xù)信號的相位φ出發(fā)，將一個余弦信號取樣、量化、編碼，形成一個余弦函數(shù)表儲存在ROM中。合成時改變相位增量，由于相位增量不同，一個周期內(nèi)的取樣點數(shù)也不同，這樣產(chǎn)生的正弦信號頻率也就不同，從而達(dá)到頻率合成的效果。

在這里，余弦波信號本身是非線性的，而其相位是線性的（如圖1所示）。因此，每隔一段時間Δt（時鐘周期），相對應(yīng)的相位變化ΔP，即

ΔP=ωΔt=2πfΔt     (1)

從（1）式可得合成信號的頻率f為：

f=(ΔP×fmc)/2π     (2)

式中，fmc為固定時鐘頻率，fmc=1/Δt，通過改變相位值ΔP就可以改變合成信號的頻率f。

DDS芯片AD9835原理框圖如圖2所示。其中，相位累加器為32位，取其高12位作為讀取余弦波形存儲