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許多設(shè)備需要使用能產(chǎn)生高性能、高分辯率信號的低頻信號發(fā)生器。本實例提供一種能產(chǎn)生0"1MHz頻率的電路。你利用這種電路就可產(chǎn)生正弦波、三角波和方 波，并能達到優(yōu)于0.1Hz的頻率分辨率和優(yōu)于0.1○ 的相位分辨率，從而就可以給精確的相干頻率編程。這一特點對于數(shù)字調(diào)制設(shè)備和頻率調(diào)諧設(shè)備來說都是很有用的。該電路使用ADμC381和AD9834來產(chǎn) 生所需的頻率（圖1）。利用PC或基于Unix的工作站來給微控制器ADμC381編程，然后再通過微控制器，利用一個三線串行接口來對AD9834編程。接口的字長為16位。 圖1 DDS芯片和微控制器共同構(gòu)成一個多波形信號發(fā)生器。 對AD9834編程，為的是利用這種DDS（直接數(shù)字合成）體系結(jié)構(gòu)來提供正弦波、三角波和方波三種輸出信號。AD9834芯片利用片上28位相位累 加器、正弦系數(shù)ROM和一個10位D/A轉(zhuǎn)換器，可起到NCO（數(shù)控振蕩器）的作用。通常考慮的振幅形式為A(t)=Sin(ωt)的正弦波。這種正弦波 的振幅是非線性的，因此難以產(chǎn)生。另一方面，正弦波角信息則完全是線性的，也就是說，相位角在每個單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度是固定不變的。已知正弦波的相位是 線性的，又已知基準間隔（時鐘周期），就可以確定時鐘周期內(nèi)的相位旋轉(zhuǎn)量：Δ相位=ωdt；ω=Δ相位/dt=2πf，f=(Δ相位×fMCLK)/(2π)，式中，dt=1/fMCLK，fMCLK為主時鐘頻率。 你只要知道相位和主時鐘頻率，就能利用上述這一公式產(chǎn)生各種輸出頻率。相位累加器提供28位線性相位。輸出正弦波的振幅系數(shù)存儲在正弦系數(shù)ROM中。DAC將正弦波變換成模擬域。如果對ROM旁路，則AD9834就可輸出三角波形，而不是輸出正弦波形。AD9834也可輸出方波波形。圖2示出了該電路 輸出的各種波形。如圖1所示，IOUT引腳（即引腳19）可輸出正弦/三角波形，SIGN_BIT_OUT引腳（即引腳16）可輸出方波。你只要給頻率寄存器寫入信息，就可對DDS編程，于是AD9834的模擬輸出為：fOUT=fMCLK/288×(頻率寄存器字)。 圖2 正弦波(a)、三角形(b)和方波(c)三種波形均可從圖1所示的電路中獲得。這三種500kHz波形全都使用50MHz采樣頻率。 DDS的輸出信號具有28位分辨率，所以可達到0.1Hz的有效頻率步長，最大可能達到大約1MHz。圖2示出了三種典型波形輸出。要用2個相位寄存器才能達到12位相位分辨率。這兩個相位寄存器可使信號發(fā)生如下相移：相移=2π/4096×(相位寄存器字)。 50MHz晶體振蕩器為DDS提供基準時鐘信號。DDS的輸出級是一個以外部電阻為負載的電流輸出DAC。一個200Ω的電阻可產(chǎn)生所需的峰-峰電壓范圍。DDS的輸出端是通過電容器C1實現(xiàn)交流耦合的。這種Micro Converter內(nèi)含兩個片上12位DAC。DAC1通過R5改變電流，從而可通過FSADJUST引腳調(diào)整DDS的滿刻度電流。控制DDS DAC滿刻度電流的公式是：IOUT(滿刻度)=18×I×R5。DAC、Micro Converter的內(nèi)部基準和運放2用來對DDS的輸出電壓進行失調(diào)控制。你可對達到±10V的這一直流失調(diào)電壓進行編程，分辨率為10位。當R1=R2，運放2的增益為8時，運放2的輸出為：VOUT=[DAC輸出 - (VREF/2)]×8，從而可獲得±10V的失調(diào)范圍。 圖3 該頻譜圖示出了3.57MHz信號的基波、二次諧波和三次諧波。 電阻器R6 " R9用來控制運放3的增益。運放3的增益視上述電阻的接入與斷開情況而定，而上述電阻的接入與斷開則是利用Micro Converter上的RDRIVE 引 腳來實現(xiàn)的。這一操作可使可編程有效輸出振幅達到±10Vp-p。因此，該電路可輸出編程的正弦波和三角波，其中包含直流失調(diào)電壓，并能設(shè)定大約±10V 的峰-峰振幅。SIGN-BIT-OUT引腳上的方波輸出信號具有0"5V的振幅。低頻工作時，低通濾波器通常用來濾除基準時鐘頻率、寄生信號和其他鏡像 信號。 對于輸出信號需要放大的應(yīng)用來說，你應(yīng)在增益級之前使用窄帶濾波器濾除不希望有的噪聲。一個三階濾波器足以濾除大多數(shù)這種無用噪聲。圖3示出了輸出信號的 典型頻譜圖。該電路應(yīng)用范圍很廣，從信號波形產(chǎn)生到數(shù)字調(diào)制，不一而足。你可將該電路用于掃描設(shè)備以及將頻率作為激勵信號來確定電路諧振的諧振設(shè)備。另一 種應(yīng)用是用作DLL系統(tǒng)的基準振蕩器。 |
