|
許多設備需要使用能產生高性能、高分辯率信號的低頻信號發生器。本實例提供一種能產生0"1MHz頻率的電路。你利用這種電路就可產生正弦波、三角波和方 波，并能達到優于0.1Hz的頻率分辨率和優于0.1○ 的相位分辨率，從而就可以給精確的相干頻率編程。這一特點對于數字調制設備和頻率調諧設備來說都是很有用的。該電路使用ADμC381和AD9834來產 生所需的頻率（圖1）。利用PC或基于Unix的工作站來給微控制器ADμC381編程，然后再通過微控制器，利用一個三線串行接口來對AD9834編程。接口的字長為16位。 圖1 DDS芯片和微控制器共同構成一個多波形信號發生器。 對AD9834編程，為的是利用這種DDS（直接數字合成）體系結構來提供正弦波、三角波和方波三種輸出信號。AD9834芯片利用片上28位相位累 加器、正弦系數ROM和一個10位D/A轉換器，可起到NCO（數控振蕩器）的作用。通常考慮的振幅形式為A(t)=Sin(ωt)的正弦波。這種正弦波 的振幅是非線性的，因此難以產生。另一方面，正弦波角信息則完全是線性的，也就是說，相位角在每個單位時間內轉過的角度是固定不變的。已知正弦波的相位是 線性的，又已知基準間隔（時鐘周期），就可以確定時鐘周期內的相位旋轉量：Δ相位=ωdt；ω=Δ相位/dt=2πf，f=(Δ相位×fMCLK)/(2π)，式中，dt=1/fMCLK，fMCLK為主時鐘頻率。 你只要知道相位和主時鐘頻率，就能利用上述這一公式產生各種輸出頻率。相位累加器提供28位線性相位。輸出正弦波的振幅系數存儲在正弦系數ROM中。DAC將正弦波變換成模擬域。如果對ROM旁路，則AD9834就可輸出三角波形，而不是輸出正弦波形。AD9834也可輸出方波波形。圖2示出了該電路 輸出的各種波形。如圖1所示，IOUT引腳（即引腳19）可輸出正弦/三角波形，SIGN_BIT_OUT引腳（即引腳16）可輸出方波。你只要給頻率寄存器寫入信息，就可對DDS編程，于是AD9834的模擬輸出為：fOUT=fMCLK/288×(頻率寄存器字)。 圖2 正弦波(a)、三角形(b)和方波(c)三種波形均可從圖1所示的電路中獲得。這三種500kHz波形全都使用50MHz采樣頻率。 DDS的輸出信號具有28位分辨率，所以可達到0.1Hz的有效頻率步長，最大可能達到大約1MHz。圖2示出了三種典型波形輸出。要用2個相位寄存器才能達到12位相位分辨率。這兩個相位寄存器可使信號發生如下相移：相移=2π/4096×(相位寄存器字)。 50MHz晶體振蕩器為DDS提供基準時鐘信號。DDS的輸出級是一個以外部電阻為負載的電流輸出DAC。一個200Ω的電阻可產生所需的峰-峰電壓范圍。DDS的輸出端是通過電容器C1實現交流耦合的。這種Micro Converter內含兩個片上12位DAC。DAC1通過R5改變電流，從而可通過FSADJUST引腳調整DDS的滿刻度電流。控制DDS DAC滿刻度電流的公式是：IOUT(滿刻度)=18×I×R5。DAC、Micro Converter的內部基準和運放2用來對DDS的輸出電壓進行失調控制。你可對達到±10V的這一直流失調電壓進行編程，分辨率為10位。當R1=R2，運放2的增益為8時，運放2的輸出為：VOUT=[DAC輸出 - (VREF/2)]×8，從而可獲得±10V的失調范圍。 圖3 該頻譜圖示出了3.57MHz信號的基波、二次諧波和三次諧波。 電阻器R6 " R9用來控制運放3的增益。運放3的增益視上述電阻的接入與斷開情況而定，而上述電阻的接入與斷開則是利用Micro Converter上的RDRIVE 引 腳來實現的。這一操作可使可編程有效輸出振幅達到±10Vp-p。因此，該電路可輸出編程的正弦波和三角波，其中包含直流失調電壓，并能設定大約±10V 的峰-峰振幅。SIGN-BIT-OUT引腳上的方波輸出信號具有0"5V的振幅。低頻工作時，低通濾波器通常用來濾除基準時鐘頻率、寄生信號和其他鏡像 信號。 對于輸出信號需要放大的應用來說，你應在增益級之前使用窄帶濾波器濾除不希望有的噪聲。一個三階濾波器足以濾除大多數這種無用噪聲。圖3示出了輸出信號的 典型頻譜圖。該電路應用范圍很廣，從信號波形產生到數字調制，不一而足。你可將該電路用于掃描設備以及將頻率作為激勵信號來確定電路諧振的諧振設備。另一 種應用是用作DLL系統的基準振蕩器。 |
