基于AD9852的基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)

0 引 言
直接數(shù)字頻率合成(DD6)是一種以固定的精確時(shí)鐘源為基準(zhǔn)，利用數(shù)字處理模塊產(chǎn)生頻率和相位均可調(diào)的輸出信號(hào)的技術(shù)。隨著超大規(guī)模集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代高性能、高集成度和小體積的DDS產(chǎn)品正快速取代傳統(tǒng)的模擬信號(hào)頻率合成技術(shù)，成為了這類問(wèn)題新的解決方案。本文利用FPGA計(jì)算出相應(yīng)的頻率控制字，并對(duì)DDS芯片AD9852進(jìn)行編程，最終得到所要求的輸出波形。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
基準(zhǔn)源主要由上位機(jī)控制、FPGA控制、DDS、參考源、調(diào)制信號(hào)源及波形輸出模塊組成，如圖1所示。上位機(jī)控制單元是由計(jì)算機(jī)通過(guò)USB總線連接至電路板進(jìn)行控制操作。FPGA控制單元實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)控制單元交互信息，同時(shí)以并行方式向DDS芯片發(fā)送控制字，以管理其內(nèi)部寄存器。參考源為DDS提供高精準(zhǔn)的時(shí)鐘晶振，確保DDS輸出信號(hào)的頻譜純度。調(diào)制信號(hào)單元為DDS提供外部調(diào)制信息。波形輸出模塊由低通濾波器、運(yùn)算放大器及電阻網(wǎng)絡(luò)組成，主要完成DDS輸出信號(hào)的濾波，放大等功能。

系統(tǒng)上電復(fù)位后，電路板上的綠色LED二極管閃爍提示整機(jī)處于正常狀態(tài)。當(dāng)有DDS波形輸出時(shí)，電路板上的藍(lán)色LED二極管閃爍提示工作正常。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
基準(zhǔn)源的上位機(jī)控制采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，主要完成對(duì)FPGA內(nèi)部寄存器的讀寫操作，進(jìn)而控制板上各種硬件資源的管理。另外，DDS的頻率控制字的計(jì)算也由上位機(jī)軟件計(jì)算得到。FPGA接收到上位機(jī)的命令，經(jīng)解析后向DDS的內(nèi)部寄存器寫入控制字，完成相應(yīng)功能。同時(shí)，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)電路板上的各種時(shí)鐘管理。系統(tǒng)軟件的總體工作流程如圖2所示。

2．2 頻率控制設(shè)計(jì)
本文采用DDS技術(shù)產(chǎn)生頻率可調(diào)的波形，具有頻率分辨率高，相位連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。DDS基本框圖如圖3所示。

DDS的基本結(jié)構(gòu)包括：相位累加器，正弦查找表ROM，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC等。DDS有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：一是輸出頻率低，二是輸出頻譜中雜散多。輸出頻率低主要受DDS工作頻率的限制，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)缺陷會(huì)逐漸得到彌補(bǔ)。DDS輸出頻譜中的雜散是DDS所固有的，這是由DDS的工作方式?jīng)Q定的。