DDS芯片AD9832的原理及應用
出處：放只 發(fā)布于：2008-09-02 13:52:30
摘要：ＡＤ９８３２是ＡＤ公司生產的直接數(shù)字頻率合成器。它體積小、重量輕、操作方便，同時具有極高的頻率辯率。文章介紹了直接數(shù)字頻率合成器（ＤＤＳ）ＡＤ９８３２的原理，分析了ＡＡＤ９８３２的內部結構、引腳功能以及在高頻測試儀中的應用。
直接數(shù)字頻率合成是一種新的頻率合成技術和信號產生方法。直接數(shù)字頻率合成器（ＤＤＳ）具有超高速的頻率轉換時間，極高的頻率分辨率和較低的相位噪聲，在頻率改變與調頻時，ＤＤＳ器件能夠保持相位的連續(xù)，因此很容易實現(xiàn)頻率、相位和幅度調制。此外，該器件還具有可編程控制的突出優(yōu)點。因此，直接數(shù)字頻率合成器得到了越來越廣泛的應用，成為當今電子系統(tǒng)及設備中頻率源的器件。
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?。模模拥脑砜驁D如圖１所示。圖中相位累加器可在每一個時鐘周期來臨時將頻率控制碼所決定的相位增量Δｐｈａｓｅ累加，如果記數(shù)大于２Ｎ，則自動溢出，而只保留后面的Ｎ位數(shù)字于累加器中。正弦查詢表ＲＯＭ用于實現(xiàn)從相位累加器輸出的相位值到正弦幅度值的轉換，并根據輸入到正弦查詢表ＲＯＭ的相位值取出ＲＯＭ中與其對應的數(shù)字量，然后送到ＤＡＣ中將其轉變?yōu)槟M量，通過濾波器輸出一個很純的正弦波信號。
其輸出頻率ｆｏｕｔ與時鐘頻率ｆｃｌｋ及頻率控制碼決定的相位增量Δｐｈａｓｅ有關?？捎孟率剿愠觯?/FONT>
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式中，Ｎ是相位累加器的比特數(shù)。根據采樣定理，ＤＤＳ的輸出頻率應小于ｆｃｌｋ／２，而實際只能達到４０％ｆｃｌｋ。
ＤＤＳ的頻率分辨率可由下式給出：
Δｆｍｉｎ＝ｆｃｌｋ／２Ｎ
因此，只要Ｎ足夠大，即累加器的位數(shù)具有足夠的長度，以能得以所需的頻率分辨率。
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２．１?。粒模梗福常驳膬炔拷Y構
ＡＤ９８３２是ＡＤ公司生產的一款完整的ＤＤＳ芯片，它的時鐘頻率可達２５ＭＨｚ。其內部的功能結構圖如圖２所示。ＡＤ９８３２主要由數(shù)控振蕩器（ＮＣＯ）和相位調制器、正弦查詢表以及一個１０位數(shù)模轉換器（ＤＡＣ）組成。其中數(shù)控振蕩器和相位調制器部分包含兩個３２位的頻率寄存器、一個３２位的相位累加器和四個１２位的相位寄存器。
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?。粒模梗福常驳闹饕丝诜譃閿?shù)據及控制端口、電源端口以及參考和輸出信號端口幾部分。這些端口引腳的功能如下：
ＭＣＬＫ：數(shù)字時鐘輸入端，該時鐘決定了ＤＤＳ的輸出頻率和相位噪聲。
?。樱茫蹋耍捍袝r鐘信號，數(shù)據在ＳＣＬＫ的每一個下降沿寫入ＡＤ９８３２。
?。樱模粒裕粒海保段淮袛?shù)據輸入端。
?。疲樱伲危茫簲?shù)據同步信號輸入端，當它為低電平時，表示正在輸入一個新字。
?。疲樱牛蹋牛茫裕侯l率選擇控制器。ＡＤ９８３２有兩個頻率寄存器ＦＲＥＱ０和ＦＲＥＱ１。當ＦＳＥＬＥＣＴ＝０時，選擇ＦＲＥＱ０；當ＦＳＥＬＥＣＴ＝１時，選擇ＦＲＥＱ１。可以使用管腳ＦＳＥＬＥＣＴ或位ＦＳＥＬＥＣＴ來控制選擇使用哪一個寄存器，當使用位ＦＳＥＬＥＣＴ進行選擇時，管腳ＦＳＥＬＥＣＴ應與ＤＧＮＤ相接。
ＰＳＥＬ０，ＰＳＥＬ１：相位選擇控制端。ＡＤ９８３２有四個相位寄存器ＰＨＡＳＥ０、ＰＨＡＳＥ１、ＰＨＡＳＥ２和ＰＨＡＳＥ３。當ＰＳＥＬ０和ＰＳＥＬ１為００時，選擇ＰＨＡＳＥ０；為１０時，選擇ＰＨＡＳＥ１；當為０１時，選擇ＰＨＡＳＥ２；為１１時，選擇ＰＨＡＳＥ３。同樣可以用管腳ＰＳＥＬ０，ＰＳＥＬ１或位ＰＳＥＬ０，ＰＳＥＬ１來控制選擇使用哪一個寄存器。當使用位ＰＳＥＬ０，ＰＳＥＬ１時，應將管腳ＰＳＥＬ０，ＰＳＥＬ１接ＤＧＮＤ。
?。模郑模模簲?shù)字電源端（５Ｖ±１０％或３．３Ｖ±１０％）。該端口與ＤＧＮＤ之間可接０．１μＦ的去耦電容。
?。模牵危模簲?shù)字地。
ＡＧＮＤ：模擬地。
?。粒郑模模耗M電源端（５Ｖ±１０％或３．３Ｖ±１０％）該端與ＡＧＮＤ之間可接０．１μＦ的去耦電容。
?。疲印。粒模剩眨樱裕海模赁D換器的滿刻度調整端。它與ＡＧＮＤ之間需接一個電阻，Ｄ／Ａ轉換器的滿刻度輸出電流值與此電阻的大小有關。
ＲＥＦＩＮ：參考電壓輸入端。
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?。桑希眨裕焊咦杩闺娏髟摧敵?，使用時必須通過一個負載電阻才能與ＡＧＮＤ相連。
ＣＯＭＰ：內部參考放大器的補償端。
?。场。粒模梗福常苍诟哳l測試儀中的應用
高頻測試儀是針對電力線載波通道高頻參數(shù)測試的設備，一般用在發(fā)電廠、變電站等場所對高頻通道設備的高頻參數(shù)進行測試。目前廣泛使用的測試裝置是電平振蕩器和選頻電平表，兩者配合可完成測試工作。
筆者將直接數(shù)字頻率合成技術引入其中，并采用ＤＳＰ芯片作為微控制器設計了一臺集電平振蕩器和選頻電平表于一體的智能化的高頻測試儀。其工作原理是將模擬輸入信號經過高速采樣，然后利用ＤＳＰ的數(shù)字信號處理功能通過軟件編程算法來實現(xiàn)頻率和電平的測量，從而實現(xiàn)選頻電平表的功能。而ＡＤ９８３２和Ｄ／Ａ轉換芯片構成的可控信號源則可實現(xiàn)電平振蕩器的功能，其原理圖如圖３所示。
當ＤＳＰ向ＡＤ９８３２寫入命令后，ＡＤ９８３２將產生所需頻率的正弦或調頻調幅信號，其輸出經低通濾波后送入Ｄ／Ａ轉換器的參考源輸入端以實現(xiàn)輸出信號的幅度。這一信號經放大后可以得到一個頻率和幅度均可控的正弦波信號，而反饋回路則可確保輸出值為設定值。
?。粒模梗福常灿写诤停模樱邢噙B，ＳＣＬＫ、ＳＤＡＴＡ和ＦＳＹＮＣ三個管腳用來向ＡＤ９８３２寫入數(shù)據和控制字。當ＦＳＹＮＣ＝０時，表示正向ＡＤ９８３２寫入一個新字，并將在下一個ＳＣＬＫ的下降沿讀入位，其余的位在隨后的ＳＣＬＫ的下降沿讀入，經過１６個ＳＣＬＫ下降沿后，置ＦＳＹＮＣ＝１。在寫頻率／相位寄存器時，前４位用來判斷哪一個目標寄存器，緊接著的４位用來放目標寄存器地址，而低８位所放的則是寫入寄存器的數(shù)據。ＡＤ９８３２采用３２個累加器，其輸出的數(shù)據在進入正弦查詢表之間被截斷為１２位，然后經內部集成的１０位ＤＡＣ產生模擬信號輸出。其輸出值為ｆｏｕｔ＝ＦＲＥＧ×ｆＭｃｌｋ／２ ３２，其中ＦＰＥＧ為所選擇的頻率寄存器中所裝入的值。
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ＤＤＳ作為新型的頻率合成器，可廣泛應用于現(xiàn)代通信設備中。本文介紹的是將ＡＤ９８３２用于高頻測試儀中，該裝置不僅具有優(yōu)良有頻率準確度和穩(wěn)定性，而且體積小、重量、操作簡便。而ＡＤ９８３２作為ＤＤＳ其中的一款芯片還具有體積小，價格低，功耗小，頻率分頻率高等特點，因此，ＡＤ９８３２的應用遠不止上述方面，它必將得到更廣泛的應用。
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