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

　　DDS電路設(shè)計(jì)

　　DDS電路設(shè)計(jì)主要包括接口電路、DDS芯片及信號(hào)調(diào)理電路等，接口電路主要對(duì)DSP發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行接收，接收DSP的控制命令，DDS根據(jù)收到的DSP控制命令及接收到的頻率控制字，生成符合頻率要求的信號(hào)并輸出。由于DDS的輸出為電流信號(hào)，因此，必須將電流信號(hào)通過(guò)負(fù)載轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，將得到的電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理即可得到所需的正弦信號(hào)。DDS電路設(shè)計(jì)的原理框圖如圖3所示。

　　圖3 DDS電路設(shè)計(jì)的原理框圖

　　DDS模塊

　　直接數(shù)字合成（DDS）技術(shù)具有輸出信號(hào)精度高、變頻速度快、輸出信號(hào)連續(xù)、控制方便及性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而適用于高頻、高精度正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)選用AD9834，它主要由數(shù)控振蕩器(NCO)、相位調(diào)制器、正弦查詢表ROM和1個(gè) 10位D/A轉(zhuǎn)換器組成。數(shù)控振蕩器和相位調(diào)制器主要由2個(gè)頻率選擇寄存器、1個(gè)相位累加器、2個(gè)相位偏移寄存器和1個(gè)相位偏移加法器構(gòu)成，它的最高工作頻率可達(dá)50MHz。AD9834的輸出頻率f0由（1）式求得

　　其中fMCLK為AD9834的時(shí)鐘頻率； FREQREG為寫入28位頻率寄存器的值； fMCLK/228為頻率分辨率。在本設(shè)計(jì)中選擇fMCLK=16.384MHz，頻率的分辨率為0.0061MHz，滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)公式（1）代入 fMCLK=16.384MHz， f0=20kHz，求得

　　將FREQREG的值反代入公式（1）得到AD9834的真實(shí)輸出頻率為

　　差分放大電路設(shè)計(jì)

　　差分放大環(huán)節(jié)采用AD公司生產(chǎn)的AD620芯片。AD620是低功耗、低噪聲、高性能儀表放大器，通過(guò)外接一個(gè)電阻可以改變其增益（范圍為1到10000）?？梢院芎玫赝瓿刹罘中盘?hào)到單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換。其管腳如圖4所示。其中RG端為外接電阻端，通過(guò)其調(diào)節(jié)電壓增益；+IN、-IN分別為差分器輸入的同相端和反相端；+Vs、-Vs分別為正負(fù)電源端；OUTPUT為信號(hào)輸出端；REF為輸出參考電源端。

　　圖4 AD620管腳圖

　　濾波電路

　　AD9834內(nèi)部存在D/A轉(zhuǎn)換器，信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器輸出。由D/A輸出階梯波的頻譜分析可知，除了主頻之外，頻譜中還出現(xiàn)主頻的倍頻分量，這種高頻分量可視為噪音。由于DDS技術(shù)含有上述噪聲，所以必須在D/A轉(zhuǎn)換器之后接濾波電路。這里采用二階壓控電壓源低通濾波電路，其特點(diǎn)是輸入阻抗高，輸出阻抗低。二階壓控電壓源低通濾波電路如圖5所示。

　　圖5 二階壓控低通濾波電路

　　本設(shè)計(jì)的截止頻率為20kHz，選擇C=0.047?F，經(jīng)計(jì)算得R=12.305kΩ ，R1=16.651kΩ ， RF=9.757kΩ 。利用上述的電路和參數(shù)驗(yàn)證，達(dá)到了阻帶衰減速度快，相位呈線性的理想效果。