基于CPLD及DDS的正交信號(hào)源濾波器的設(shè)計(jì)

3.2 CPLD模塊

該模塊通過(guò)一個(gè)4引腳的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口在系統(tǒng)編程(ISP)，并且在編程過(guò)程中僅需5.0 V單電壓供電。編程過(guò)程中，I/O引腳處于三態(tài)并被上拉，以消除板上沖突。上拉阻值為1 kΩ。因?yàn)樵撈骷窃诰€編程的，為了便于調(diào)試，所以把下載口直接做在電路板上?？紤]到電源為自制的穩(wěn)壓電源，CPLD受電源紋波干擾影響較大，所以在每個(gè)器件旁都加有去耦電容。

3.3 D/A轉(zhuǎn)換及幅度控制

D/A轉(zhuǎn)換采用TI公司的TLC7524，該器件轉(zhuǎn)換速度可達(dá)10 M，幅度控制D/A轉(zhuǎn)換采用MAX518，該器件是I2C總線的雙D/A轉(zhuǎn)換器，只需很少的端口線就可實(shí)現(xiàn)兩路幅度的控制，大大節(jié)省單片機(jī)的端口。圖3給出D/A轉(zhuǎn)換電路。

3.4 后級(jí)處理模塊

低通濾波器對(duì)階梯正弦波進(jìn)行傅里葉分析。其中若一周期采樣點(diǎn)數(shù)為N，則其高次諧波能量主要集中在輸出頻率的(N±1)倍頻上，其幅值為基頻的 1/(N±1)。低通濾波可以平滑其臺(tái)階。另外還需濾除由DAC0832和TCL7524產(chǎn)生的1MHz和10 MHz的高頻分量。因此根據(jù)設(shè)計(jì)的要求(輸出最大頻率為250 kHz，為了保證250 kHz頻帶內(nèi)輸出幅度平坦，又要盡可能抑制諧波和高頻分量，綜合考慮選用寬帶運(yùn)放LF351，用EWB仿真表明：截止頻率為1 MHz～250 kHz以內(nèi)幅度平坦。為了保證穩(wěn)幅輸出，選用AD817。該器件是一種低功耗、高速、寬帶運(yùn)算放大器，具有很強(qiáng)的大電流驅(qū)動(dòng)能力。實(shí)際電路測(cè)量表明：當(dāng)負(fù)載為100 Ω，輸出峰-峰值為10 V時(shí)，其帶寬大于500 kHz，幅度變化小于±1%。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 波形發(fā)生

在CPLD內(nèi)設(shè)置25位相位累加器，高9位為ROM地址，低16 位為產(chǎn)生精確的讀ROM的點(diǎn)與點(diǎn)之間的時(shí)間間隔而設(shè)置的累加寄存器，即：?jiǎn)纹瑱C(jī)送一頻率控制字，由低16位寄存器每個(gè)時(shí)鐘都累加這個(gè)值，累加到低16位溢出，然后ROM的地址加1。ROM內(nèi)的每個(gè)地址的數(shù)據(jù)表示當(dāng)前波形的幅度，然后連續(xù)讀出數(shù)據(jù)并被平滑濾波后得出平滑、穩(wěn)定的波形。波形產(chǎn)生流程如圖4所示。

4.2 幅度控制

系統(tǒng)的幅度控制由MAX518完成，利用其內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電位器功能，輸出電壓作為TLC7524的基準(zhǔn)電壓。圖5為幅度控制流程。