基于AD9850的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：介紹ADI公司出品的AD9850芯片，給出芯片的引腳圖和功能。并以單片機(jī)AT89S52為控制核心設(shè)計(jì)了一個(gè)串行控制方式的正弦信號(hào)發(fā)生器的可行性方案，給出了單片機(jī)AT89S52與AD9850連接電路圖和調(diào)試通過(guò)的源程序以供參考。該電路設(shè)計(jì)方案正確可行，頻率容易控制，操作簡(jiǎn)單靈活，且具有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：AT89S52；AD9850；直接頻率合成技術(shù)；信號(hào)發(fā)生器

直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)是20世紀(jì)末迅速發(fā)展起來(lái)的一種新的頻率合成技術(shù)，它將先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)與方法引入信號(hào)合成領(lǐng)域，表現(xiàn)出優(yōu)越的性能和突出的特點(diǎn)。由于DDS器件采用高速數(shù)字電路和高速D／A轉(zhuǎn)換技術(shù)，具有頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率高、相位噪聲低、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，此外，DDS器件很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的全數(shù)字式調(diào)制。因此，直接數(shù)字頻率合成器以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)今電子設(shè)備和系統(tǒng)頻率源的首選器件。本文介紹了ADI公司出品的AD- 9850芯片，以單片機(jī)AT89S52為控制核心完成正弦信號(hào)發(fā)生器的可行性設(shè)計(jì)方案，并給出了調(diào)試通過(guò)的源程序以供參考。

1 AD9850芯片性能及管腳功能
AD9850采用了先進(jìn)的CMOS工藝，支持5 V和3．3 V兩種供電電壓，在3．3 V供電時(shí)功耗僅為155 mW，擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度為-40～+80 oC。支持并行或串行輸入控制接口形式，最大支持時(shí)鐘頻率為125MHz，此時(shí)輸出的頻率分辨率達(dá)0．029 1 Hz。采用28腳SSOP表面封裝形式，其管腳功能如圖1所示。

AD9850分為可編程序DDS系統(tǒng)、高性能數(shù)／模變換器(DAC)和高速比較器三部分，其中可編程DDS系統(tǒng)包含輸入寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和高速DDS三部分。高速DDS包括相位累加器和正弦查找表，其中相位累加器由一個(gè)加法器和一個(gè)32位相位寄存器組成，相位寄存器的輸出與一個(gè)5位的外部相位控制字相加后作為正弦查找表的地址。正弦查找表包含一個(gè)正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波中O～360范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。查找表輸出后驅(qū)動(dòng)10 b的DAC轉(zhuǎn)換器，輸出兩個(gè)互補(bǔ)的電流，其幅度可通過(guò)外接電阻Rset來(lái)調(diào)節(jié)，輸出電流可由Iset=32(1．248 V／Rset)來(lái)計(jì)算，Rset的典型值為3．9 kΩ。輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)外部的一個(gè)低通濾波器后接到AD9850內(nèi)部自帶的高速比較器，即可產(chǎn)生一個(gè)與正弦波同頻率且抖動(dòng)很小的方波。

2 AD9850的控制字及控制時(shí)序
AD9850的控制字有40位，其中32位是頻率控制位，5位是相位控制位，1位是電源休眠控制位，2位是工作方式選擇控制位。在應(yīng)用中，工作方式選擇位設(shè)為00，因?yàn)?1，10，11已經(jīng)預(yù)留作為工廠測(cè)試用。相位控制位按增量180°，90°，45°，22．5°，11．25°或這些組合來(lái)調(diào)整。頻率控制位可通過(guò)下式計(jì)算得到：

其中：fout要輸出的頻率值；fr為參考時(shí)鐘頻率；W為相應(yīng)的十進(jìn)制頻率控制字，然后轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制即可。