ML2036型串行接口正弦波發(fā)生器及其應(yīng)用

1 引言

在許多測試電路中往往需要產(chǎn)生頻率和幅度連續(xù)可調(diào)的過零正弦波信號，近年來dds（數(shù)字直接頻率合成）技術(shù)比較迅速，廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域，快速達(dá)到幾百兆甚至上千兆，這里僅介紹一款適合信號測試電路的低成本dds－ml2036，其電路更為簡潔實(shí)用。

2 ml2306的主要特點(diǎn)

ml2306的主要特點(diǎn)如下：

可編程輸出頻率dc－50khz。
正負(fù)雙電源供電，過零正弦波輸出。
低增益誤差和諧波失真。
3線spi兼容串行微控制器接口。
完全整合解決方案，無需外部元件。
12mhz的時(shí)鐘輸入時(shí)頻率輸出分辨率1.5hz（±0.75hz）。
集成3mhz－12mhz晶體振蕩電路。
輸入時(shí)鐘頻率的1/2或1/8時(shí)鐘輸出。
ml2306采用pdip和soic兩種封裝，引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所列（圓括號內(nèi)的引腳號為soic封裝）。

3 ml2306基本原理

ml2306由可編程頻率發(fā)生器、正弦波發(fā)生器、晶體振蕩器和串行數(shù)字接口組成。

3.1 頻率發(fā)生器

可編程頻率發(fā)生器通過16位數(shù)據(jù)字產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的數(shù)字輸出。頻率發(fā)生器是由fclkin/4時(shí)鐘控制的相位累加器組成，每4個(gè)clkin周期存儲在數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)加到相位累加器，輸出頻率等于累加器溢出率。當(dāng)fclkin＝12.352mhz時(shí)，δfmin＝1.5hz（±0.75hz），通過使用一個(gè)低輸入時(shí)鐘頻率可以獲得較高分辨率的頻率輸出。例如當(dāng)fclkin＝1mhz時(shí)，δfmin＝0.12hz（±0.06hz）。
輸出頻率：fout＝fclkin（d15－d0）dec/223

頻率分辨率：δfmin＝fclkin/223

3.2 正弦波發(fā)生器

正弦波發(fā)生器由正弦查找表、dac和低通濾波器組成。正弦查找表存儲有正弦波的量化數(shù)據(jù)，在時(shí)鐘控制下循環(huán)輸出這些量化數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換dac產(chǎn)生階梯正弦波，再經(jīng)過低通平滑濾波器便可產(chǎn)生平滑的正弦波。

ml2036有一個(gè)基準(zhǔn)電壓vref輸入。當(dāng)增益控制gain輸入邏輯1時(shí)，vout正弦波峰峰值電壓等于±vref，vref＝0v－（vcc－1.5v）；當(dāng)gain輸入邏輯0時(shí)vout峰峰值電壓等于±vref/2，vref＝0v－vcc。

模擬輸出vout的零點(diǎn)偏移電壓vos是峰峰值輸出電壓的函數(shù)，如果vout（p－p）＝2.5v，vout（max）＝±50mv，則vos（max）＝±[（2.5＋vout（p－p））/100]。

3.3 晶體振蕩器

晶體振蕩器為可編程頻率發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)精確的參考時(shí)鐘，可以在clkin和dgnd之間放置一個(gè)3mhz－12.352mhz的晶體，不需要其他外部電容或元件，也可以直接用0－12mhz的外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)clkin。bl2036還有兩個(gè)時(shí)鐘輸出用于驅(qū)動(dòng)其他外部器件，clkout1是從clkin的2分頻輸出，clkout2是從clkin的8分頻輸出。

3.4 串行數(shù)字接口

串行數(shù)字接口由一個(gè)移位寄存器和數(shù)據(jù)鎖存器組成，時(shí)鐘輸入信號sck、數(shù)據(jù)輸入信號sid和數(shù)據(jù)鎖存信號lati可以與任何微處理器方便接口。數(shù)據(jù)線sid上的串行16位數(shù)據(jù)字在串行移位時(shí)鐘sck上升沿進(jìn)入16位移位寄存器，數(shù)據(jù)裝載到移位寄存器后在lati下降沿鎖存，lati下降沿應(yīng)該出現(xiàn)在sck低電平期間，時(shí)序如圖2所示。

3.5抑制模式和掉電模式

ml2036具有抑制模式和掉電模式，設(shè)置情況如表2所列。如果pdn－inh是邏輯1，通過在移位寄存器所有位插入0，同時(shí)使lati變?yōu)檫壿?且保持為高電平，器件進(jìn)入掉電模式，在這種狀態(tài)下，功率消耗減少到11.5mw最大值，vout輸出為0v。也可以通過pdn－inh引腳變?yōu)檫壿?使ml2036進(jìn)入掉電模式，而無需考慮移位寄存器內(nèi)容和lati狀態(tài)。如果使pdn－inh引腳變?yōu)関ss－（vss＋0.5v），同時(shí)把移位寄存器所有位插入0并把lati引腳變?yōu)檫壿?，器件進(jìn)入抑制模式，vout將完成最后半個(gè)正弦波周期后接近vos范圍，就如同沒有電壓輸出一樣，如圖3所示。
4 應(yīng)用電路

ml2036簡單易用，可以很方便的產(chǎn)生程控正弦波信號，圖4所示是ml2036產(chǎn)生程控增益正弦波的硬件原理設(shè)計(jì)，圖中的u3（ad5262）是程控?cái)?shù)字電位器，具有256個(gè)節(jié)點(diǎn)，正負(fù)雙電源供電，可以處理正負(fù)雙向交流信號，過零正弦波峰峰值（±2.5v）分辨率可以達(dá)到vref/256＝10mw，再經(jīng)過運(yùn)放把峰峰值放大為20v。單片機(jī)at89c2051用普通i/0口即可模擬ml2036和數(shù)字電位器ad5262的數(shù)字接口，從而對輸出正弦波進(jìn)行頻率和幅度的控制。再把單片機(jī)串口收發(fā)信號經(jīng)232電平轉(zhuǎn)換后接到pc機(jī)串口，就構(gòu)成幅度和頻率都可以連續(xù)程控的過零正弦波信號發(fā)生器。