用AD7008構(gòu)成可程控正弦波信號發(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)的正弦波信號作為基準或載波信號。正弦渡信號主要通過模擬電路或dds(direct digital synthesis)等兩種方式產(chǎn)生.相對于模擬電路，dds具有相位連續(xù)、頻率分辨率高、轉(zhuǎn)換速度快、信號穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，因此，dds存雷達、通信、測試、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頻率臺成器。首先單片機將頻率控制字發(fā)送給ad7008，在ad7008的輸出端口就可以得到所需的正弦信號，為了使輸出信號的頻率更為穩(wěn)定，將輸出信號通過由max262構(gòu)成的中心頻率可調(diào)帶通濾波器進行濾波處理.max262的中心頻率通過單片機按照ad7008的輸出頻率進行設(shè)置。dac0832的作用是控制輸出信號的幅度。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)分別對其加以介紹。

1.2.1 a07008與單片機之間的接口

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，考慮到響應(yīng)速度，采用8位并行接口方式。當單片機將數(shù)據(jù)送到po口時．如果ad7008的wr引腳(與單片機的p1.0相連)出現(xiàn)負脈沖，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(與單片機的pl.1相連)出現(xiàn)正脈沖，則根據(jù)tc3～tc0(與單片機的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。由此來對ad7008所產(chǎn)生的正弦信號進行控制。ad7008的輸出引腳lout和iout通過一電阻接地，將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，再通過一運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

為了提高輸出信號的質(zhì)量，必須對由ad7008所產(chǎn)生的正弦信號進行濾波處理。由于該信號發(fā)生器用在電測儀表中，其對正弦信號的頻率要求是40hz～5khz。筆者選用工作頻率為1hz～140khz的max262來構(gòu)成一個中心頻率可程控的帶通濾波器。max262有三個可程控參數(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)進入不同的寄存器。當ad7008輸出信號的頻率確定后，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ad7008的輸出信號進行濾波處理。

2.3 幅度控制

正弦信號的幅度控制是通過d/a轉(zhuǎn)換器dac0832來實現(xiàn)的。經(jīng)過濾波處理的正弦信號接在dac0832的參考電壓引腳vref上。dac0832的八位數(shù)據(jù)輸入引腳與單片機的p0口相連，由片選信號cs(與單片機的pi.2相連)來決定輸入數(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cs為低電平時，do～d7數(shù)據(jù)線送來的數(shù)據(jù)直接進行d/a轉(zhuǎn)換。

根據(jù)d/a轉(zhuǎn)換的工作原理有：

第一級運算放大器將電流轉(zhuǎn)化為電壓輸出，則有：

3 軟件設(shè)計

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

該信號發(fā)生器已經(jīng)成功運用在某電測系統(tǒng)中，使用效果良好。由于受該系統(tǒng)的實際需求所限，還沒有完全發(fā)揮dds技術(shù)的全部優(yōu)勢。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)換時間短的應(yīng)用場合，采用dds技術(shù)相對其它頻率合成技術(shù)來說具有無法比擬的優(yōu)勢。由于dds自身的優(yōu)點，在性能要求較高的頻率合成領(lǐng)域?qū)玫綐O為廣泛的應(yīng)用。