用AD7008構(gòu)成可程控正弦波信號(hào)發(fā)生器

在許多電子系統(tǒng)中，經(jīng)常需要用到頻率和幅度可調(diào)的正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)或載波信號(hào)。正弦渡信號(hào)主要通過(guò)模擬電路或dds(direct digital synthesis)等兩種方式產(chǎn)生.相對(duì)于模擬電路，dds具有相位連續(xù)、頻率分辨率高、轉(zhuǎn)換速度快、信號(hào)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，dds存雷達(dá)、通信、測(cè)試、儀表等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)的核心部件是ad7008，ad7008是adi公司推出的高集成度dds頻率臺(tái)成器。首先單片機(jī)將頻率控制字發(fā)送給ad7008，在ad7008的輸出端口就可以得到所需的正弦信號(hào)，為了使輸出信號(hào)的頻率更為穩(wěn)定，將輸出信號(hào)通過(guò)由max262構(gòu)成的中心頻率可調(diào)帶通濾波器進(jìn)行濾波處理.max262的中心頻率通過(guò)單片機(jī)按照ad7008的輸出頻率進(jìn)行設(shè)置。dac0832的作用是控制輸出信號(hào)的幅度。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 主要硬件電路

系統(tǒng)的主要硬件電路如圖2所示。其主要由ad7008與單片機(jī)之間的接口、程控濾波器、幅度控制等三部分組成?，F(xiàn)分別對(duì)其加以介紹。

1.2.1 a07008與單片機(jī)之間的接口

ad7008可以和外圍mpu構(gòu)成并行或串行兩種接口方式，其中并行接口又可以分為8位和16位兩種。由于系統(tǒng)采用8位單片機(jī)，考慮到響應(yīng)速度，采用8位并行接口方式。當(dāng)單片機(jī)將數(shù)據(jù)送到po口時(shí)．如果ad7008的wr引腳(與單片機(jī)的p1.0相連)出現(xiàn)負(fù)脈沖，則po口的數(shù)據(jù)被送入ad7008的并行寄存器。如果ad7008的load引腳(與單片機(jī)的pl.1相連)出現(xiàn)正脈沖，則根據(jù)tc3～tc0(與單片機(jī)的po.3～po.0相連)的邏輯關(guān)系，ad7008并行寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)將會(huì)被送到片內(nèi)命令寄存器、頻率寄存器0、頻率寄存器1或相位寄存器中。由此來(lái)對(duì)ad7008所產(chǎn)生的正弦信號(hào)進(jìn)行控制。ad7008的輸出引腳lout和iout通過(guò)一電阻接地，將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，再通過(guò)一運(yùn)算放大器組成的減法電路后產(chǎn)生正弦波。

2.2 程控濾波器的設(shè)計(jì)

為了提高輸出信號(hào)的質(zhì)量，必須對(duì)由ad7008所產(chǎn)生的正弦信號(hào)進(jìn)行濾波處理。由于該信號(hào)發(fā)生器用在電測(cè)儀表中，其對(duì)正弦信號(hào)的頻率要求是40hz～5khz。筆者選用工作頻率為1hz～140khz的max262來(lái)構(gòu)成一個(gè)中心頻率可程控的帶通濾波器。max262有三個(gè)可程控參數(shù)：中心頻率 、q值和工作模式。所有程控參數(shù)都通過(guò)數(shù)據(jù)引腳do和dl輸入。地址引腳a3～a0控制輸入數(shù)據(jù)進(jìn)入不同的寄存器。當(dāng)ad7008輸出信號(hào)的頻率確定后，就可以設(shè)定max262的中心頻率 和q值。這樣就構(gòu)成一可程控的帶通濾波器對(duì)ad7008的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理。

2.3 幅度控制

正弦信號(hào)的幅度控制是通過(guò)d/a轉(zhuǎn)換器dac0832來(lái)實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)濾波處理的正弦信號(hào)接在dac0832的參考電壓引腳vref上。dac0832的八位數(shù)據(jù)輸入引腳與單片機(jī)的p0口相連，由片選信號(hào)cs(與單片機(jī)的pi.2相連)來(lái)決定輸入數(shù)據(jù)是否選通。由圖2可知，dac0832工作在單緩沖寄存器方式，即當(dāng)cs為低電平時(shí)，do～d7數(shù)據(jù)線(xiàn)送來(lái)的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行d/a轉(zhuǎn)換。

根據(jù)d/a轉(zhuǎn)換的工作原理有：

第一級(jí)運(yùn)算放大器將電流轉(zhuǎn)化為電壓輸出，則有：

3 軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)上電復(fù)位后，先對(duì)a d 7 0 0 8和max262進(jìn)行初始化設(shè)置。然后開(kāi)始檢測(cè)外圍輸入單元。當(dāng)有頻率設(shè)置輸入時(shí)．則將頻率控制字送入ad7008，然后根據(jù)信號(hào)頻率設(shè)置max262的中心頻和q值。當(dāng)有幅度設(shè)置輸入時(shí)，則將幅度控制字送dac0832。其程序流程框圖如圖3所示。

該信號(hào)發(fā)生器已經(jīng)成功運(yùn)用在某電測(cè)系統(tǒng)中，使用效果良好。由于受該系統(tǒng)的實(shí)際需求所限，還沒(méi)有完全發(fā)揮dds技術(shù)的全部?jī)?yōu)勢(shì)。dds還可以應(yīng)用于跳頻通信、數(shù)字調(diào)制等其它領(lǐng)域。尤其是那些要求頻率精度高、轉(zhuǎn)換時(shí)間短的應(yīng)用場(chǎng)合，采用dds技術(shù)相對(duì)其它頻率合成技術(shù)來(lái)說(shuō)具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。由于dds自身的優(yōu)點(diǎn)，在性能要求較高的頻率合成領(lǐng)域?qū)?huì)得到極為廣泛的應(yīng)用。