寬帶阻抗測量儀的設計--信號發(fā)生電路設計

現(xiàn)在流行的DDS產(chǎn)品以Analog Devices公司的最多，主要有AD7008、AD9830~AD9835、AD9850~AD9854等十幾種芯片，形成了從0-120MHz的寬輸出頻率范圍系列。

ADI公司的DDS產(chǎn)品具有高性能和集成了多功能，是市場上極具競爭力的小封裝解決方案，并具有極高的性價比。本論文的方案使用Analog Devices公司推出的新一代DDS芯片AD9858，該芯片除了DDS內(nèi)核電路以外還集成了其它高性能的功能部件，此外與其它的DDS芯片相比還具有很多優(yōu)勢，下面就對這個芯片做一介紹。

AD9858是ADI公司推出的一種高性能新型DDS芯片，具有1GSPS(千兆次取樣/秒)速率、10位D/A轉(zhuǎn)換器、快速頻率跳躍和精細分辨率功能的單片DDS解決方案。

AD9858比先前的解決方案速度快三倍而功耗卻未增加，和其它高速DDS產(chǎn)品不同，AD9858內(nèi)部集成了DAC、相位/頻率檢測器和電荷泵，能滿足設計者低相位噪音、低虛假能量、快速頻率轉(zhuǎn)換和寬帶寬線性掃描的要求。其主要性能指標如下：1.具有1千兆次/秒的采樣速率;2.集成有10位D/A轉(zhuǎn)換器;3.具有單音、頻率掃描及全睡眠三種操作模式;4.具有良好的動態(tài)性能：在360MHz輸出時仍有50dBc SFDR(無雜散動態(tài)范圍);5.具有4套32位可編程頻率寄存器，14位可編程相位寄存器;6.內(nèi)含一個32位控制字寄存器、一個32位頻率增量改變字寄存器和一個16位單頻點持續(xù)時間字寄存器;7.集成有2GHz的混頻器;8.有簡化的控制接口：10MHz的串行兩線或三線外圍接口及100MHz的8位并行端口;9.具有多路低功耗功能;可采用單端或差分參考時鐘輸入。

AD9858在內(nèi)部時鐘頻率為1GHz時，其輸出信號最高頻率可達到400MHz，頻率分辨率低于0.1Hz，頻率轉(zhuǎn)換時間最小值約0.0067μs，這些指標完全能滿足本系統(tǒng)的設計要求，因此采用該DDS芯片作為信號發(fā)生電路的核心器件。

3.1.4總體設計框圖

信號源的框圖如圖3-2所示。

信號源輸出為正弦波形，頻率、幅度可數(shù)控。可控時鐘信號發(fā)生器NBC12439主要是為AD9858提供參考時鐘，其最大輸出為800MHz的時鐘信號(AD9858可以輸入高達1GHz的時鐘信號)。通過對AD9858寫入不同的控制字使AD9858輸出的掃頻信號頻率滿足不同情況下的測試要求。

一般情況下，AD9858輸出信號的幅度范圍不夠，需對信號進行放大，放大電路的設計較為簡單，為了便于對輸出信號的功率控制使用了可控增益放大器，易于數(shù)字控制增益的大小;又因為在電力、通信等領域，所要求輸出信號的功率會比較高，普通的運放難以達到要求，故使用射頻放大器來提升信號的輸出功率。

AD9858所產(chǎn)生的信號直接由器件內(nèi)部的DAC輸出，內(nèi)部不含低通濾波器，故要對其輸出信號進行濾波處理。