基于AD9850的信號發(fā)生器的設計與實現(xiàn)

摘 要：介紹ADI公司出品的AD9850芯片，給出芯片的引腳圖和功能。并以單片機AT89S52為控制核心設計了一個串行控制方式的正弦信號發(fā)生器的可行性方案，給出了單片機AT89S52與AD9850連接電路圖和調(diào)試通過的源程序以供參考。該電路設計方案正確可行，頻率容易控制，操作簡單靈活，且具有廣闊的應用前景。
關鍵詞：AT89S52；AD9850；直接頻率合成技術；信號發(fā)生器

直接數(shù)字頻率合成技術(DDS)是20世紀末迅速發(fā)展起來的一種新的頻率合成技術，它將先進的數(shù)字處理技術與方法引入信號合成領域，表現(xiàn)出優(yōu)越的性能和突出的特點。由于DDS器件采用高速數(shù)字電路和高速D／A轉(zhuǎn)換技術，具有頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率高、相位噪聲低、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點，此外，DDS器件很容易實現(xiàn)對信號的全數(shù)字式調(diào)制。因此，直接數(shù)字頻率合成器以其獨有的優(yōu)勢成為當今電子設備和系統(tǒng)頻率源的首選器件。本文介紹了ADI公司出品的AD- 9850芯片，以單片機AT89S52為控制核心完成正弦信號發(fā)生器的可行性設計方案，并給出了調(diào)試通過的源程序以供參考。

1 AD9850芯片性能及管腳功能
AD9850采用了先進的CMOS工藝，支持5 V和3．3 V兩種供電電壓，在3．3 V供電時功耗僅為155 mW，擴展工業(yè)級溫度為-40～+80 oC。支持并行或串行輸入控制接口形式，最大支持時鐘頻率為125MHz，此時輸出的頻率分辨率達0．029 1 Hz。采用28腳SSOP表面封裝形式，其管腳功能如圖1所示。

AD9850分為可編程序DDS系統(tǒng)、高性能數(shù)／模變換器(DAC)和高速比較器三部分，其中可編程DDS系統(tǒng)包含輸入寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和高速DDS三部分。高速DDS包括相位累加器和正弦查找表，其中相位累加器由一個加法器和一個32位相位寄存器組成，相位寄存器的輸出與一個5位的外部相位控制字相加后作為正弦查找表的地址。正弦查找表包含一個正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個地址對應正弦波中O～360范圍的一個相位點。查找表輸出后驅(qū)動10 b的DAC轉(zhuǎn)換器，輸出兩個互補的電流，其幅度可通過外接電阻Rset來調(diào)節(jié)，輸出電流可由Iset=32(1．248 V／Rset)來計算，Rset的典型值為3．9 kΩ。輸出信號經(jīng)過外部的一個低通濾波器后接到AD9850內(nèi)部自帶的高速比較器，即可產(chǎn)生一個與正弦波同頻率且抖動很小的方波。

2 AD9850的控制字及控制時序
AD9850的控制字有40位，其中32位是頻率控制位，5位是相位控制位，1位是電源休眠控制位，2位是工作方式選擇控制位。在應用中，工作方式選擇位設為00，因為01，10，11已經(jīng)預留作為工廠測試用。相位控制位按增量180°，90°，45°，22．5°，11．25°或這些組合來調(diào)整。頻率控制位可通過下式計算得到：

其中：fout要輸出的頻率值；fr為參考時鐘頻率；W為相應的十進制頻率控制字，然后轉(zhuǎn)換為十六進制即可。