詳解雙路信號源及配置平臺設(shè)計
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1 DDS原理及系統(tǒng)方案
1.1 DDS工作原理
直接數(shù)字頻率合成（DDS）是一種以一個固定頻率的精確時鐘源為參考，使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理模塊產(chǎn)生頻率和相位可調(diào)的輸出信號的技術(shù)。本質(zhì)上，DDS內(nèi)部結(jié)構(gòu)是通過可編程的二進制控制字所設(shè)置的尺度因子對參考時鐘進行“分頻”?？刂谱滞ǔ?4-48位長，使DDS實現(xiàn)卓越的輸出頻率分辨率。直接數(shù)字頻率合成器可以通過精密參考時鐘，地址計數(shù)器，可編程的只讀存儲器（PROM）和一個D/A轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1DDS基本結(jié)構(gòu)
通過在數(shù)字信號鏈路上引入相位累加功能，使這種架構(gòu)成為一個數(shù)控振蕩器，同時也是高度靈活DDS器件的核心。如圖2所示，在正弦查找表之前用N-bit可變模的計數(shù)器和相位寄存器來替換地址計數(shù)器，形成一種具有“相位輪”的DDS結(jié)構(gòu)，“相位輪”上的每一點與恰好與正弦波周期波形上的每一點對應(yīng)。
圖2可變頻DDS結(jié)構(gòu)與數(shù)字相位輪
DDS的輸出頻率為：
其中，fout為輸出頻率，M為二進制控制字，fc為參考時鐘源，N為相位累加器的位寬（決定頻率分辨率）。
DDS發(fā)展趨勢是功能集成，在單芯片上增加數(shù)模模塊實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。這些模塊主要有：
1)可編程的輸入時鐘倍頻模塊。
2)可編程幅度，相位控制模塊。
3)多波形產(chǎn)生控制模塊。
4)各種調(diào)制及掃描模塊。
1.2 系統(tǒng)方案
整個信號源系統(tǒng)主要由STM32控制器、AD9958、輸出電路、濾波電路、外圍電路和上位機配置軟件等構(gòu)成。系統(tǒng)框圖如圖3所示。
圖3系統(tǒng)方案框圖
上位機控制軟件將需要配置（或讀?。┑膮?shù)以命令的方式發(fā)送到控制器，控制器解析命令后完成對芯片的配置或讀取相應(yīng)的參數(shù)回發(fā)到上位機。系統(tǒng)采用雙通道DDS器件AD9958為頻率發(fā)生器，該器件由兩個DDS內(nèi)核構(gòu)成，頻率、幅度、相位控制字位寬分別為32bit、10bit、14bit，可滿足高分辨率信號需求。每個通道可提供獨立的頻率、幅度和相位控制，具有卓越的通道隔離度（大于72dB）。由于兩個通道采用相同系統(tǒng)參考時鐘，因此兩個通道間具有內(nèi)在的同步性，通過菊花鏈連接方式可實現(xiàn)多個器件間同步。AD9958另外一個突出的優(yōu)點是低功耗，在具有多通道DDS器件中，其功耗是最低的。通過外部控制引腳（PWR_DWN_CTL）和內(nèi)部可配置寄存器FR1[7:6]、CFR[7:6]，實現(xiàn)多種低功耗工作模式。
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