基于DSP和DDS的三維感應(yīng)測(cè)井高頻信號(hào)源實(shí)現(xiàn)

　引言

　　高頻信號(hào)源設(shè)計(jì)是三維感應(yīng)測(cè)井的重要組成部分。三維感應(yīng)測(cè)井的原理是利用激勵(lì)信號(hào)源通過(guò)三個(gè)正交的發(fā)射線圈向外發(fā)射高頻信號(hào)，再通過(guò)多組三個(gè)正交的接收線圈，得到多組磁場(chǎng)分量，從而準(zhǔn)確測(cè)量地層各向異性電阻率。在測(cè)井過(guò)程中，要求信號(hào)源的頻率為高頻，并且要求信號(hào)的頻率有很高的穩(wěn)定性。

　　產(chǎn)生信號(hào)的方法很多，可以采用函數(shù)發(fā)生器外接分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)外接電容或電阻來(lái)設(shè)置輸出信號(hào)頻率。但輸出信號(hào)受外部分立器件參數(shù)影響很大，且輸出信號(hào)頻率不能太高，同時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)頻率步進(jìn)調(diào)節(jié)。另外，采用FPGA可實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。但當(dāng)輸出高頻信號(hào)時(shí)，需要高速D/A 來(lái)配合工作。本文采用數(shù)字直接合成技術(shù)，采用專用集成芯片AD9834作為信號(hào)產(chǎn)生模塊，由ADSP21992來(lái)作為控制器來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。利用此方法不僅克服了外搭分立元件的干擾，而且AD9834內(nèi)部有D/A轉(zhuǎn)換器，縮小了信號(hào)源的體積，從而滿足了測(cè)井儀器的要求。

　　信號(hào)源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。系統(tǒng)選ADSP21992作為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)顯示與控制芯片7279來(lái)接收功能設(shè)置和參數(shù)設(shè)置等信息，并將輸出信號(hào)等信息送到數(shù)碼管顯示。同時(shí)，控制器將讀取的按鍵信息轉(zhuǎn)換成控制命令通過(guò)串行接口送給AD9834，由AD9834產(chǎn)生正弦信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理，使信號(hào)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

　　圖1 信號(hào)源整體設(shè)計(jì)框圖

　　ADSP21992控制DDS模塊

　　本設(shè)計(jì)采用ADSP21992作為控制器件，它的最高工作時(shí)鐘頻率達(dá)到150MHz，提供一個(gè)獨(dú)立的、標(biāo)準(zhǔn)的串行外設(shè)接口SPI，在此主要利用SPI總線向AD9834發(fā)送頻率控制字，使AD9834產(chǎn)生符合要求的高頻信號(hào)。串行外設(shè)接口SPI提供了一個(gè)4線、全雙工串行總線的能力，本設(shè)計(jì)中SPI器件不需要接收數(shù)據(jù)，因此將它配置為主器件。SPI使用4個(gè)信號(hào)：主出從入（MOSI）、主入從出（MISO）、串行時(shí)鐘（SCLK）、從選擇（SPISS)。其中串行時(shí)鐘頻率最高可以是外設(shè)時(shí)鐘頻率的1/4。AD9834的電源電壓在2.3V到 5.5V范圍內(nèi)可選，ADSP21992的電源電壓為3.3V，所以在連接時(shí)無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。由于ADSP21992只向AD9834發(fā)送數(shù)據(jù)，不需要接收數(shù)據(jù)，因此要將ADSP21992的SPI設(shè)置為主器件。具體接口電路如圖2所示。

　　圖2 ADSP21992與AD9834的接口