詳解雙路信號源及配置平臺設計
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1 DDS原理及系統(tǒng)方案
1.1 DDS工作原理
直接數(shù)字頻率合成（DDS）是一種以一個固定頻率的精確時鐘源為參考，使用數(shù)字數(shù)據(jù)處理模塊產(chǎn)生頻率和相位可調(diào)的輸出信號的技術。本質(zhì)上，DDS內(nèi)部結構是通過可編程的二進制控制字所設置的尺度因子對參考時鐘進行“分頻”?？刂谱滞ǔ?4-48位長，使DDS實現(xiàn)卓越的輸出頻率分辨率。直接數(shù)字頻率合成器可以通過精密參考時鐘，地址計數(shù)器，可編程的只讀存儲器（PROM）和一個D/A轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，其結構如圖1所示。
圖1DDS基本結構
通過在數(shù)字信號鏈路上引入相位累加功能，使這種架構成為一個數(shù)控振蕩器，同時也是高度靈活DDS器件的核心。如圖2所示，在正弦查找表之前用N-bit可變模的計數(shù)器和相位寄存器來替換地址計數(shù)器，形成一種具有“相位輪”的DDS結構，“相位輪”上的每一點與恰好與正弦波周期波形上的每一點對應。
圖2可變頻DDS結構與數(shù)字相位輪
DDS的輸出頻率為：
其中，fout為輸出頻率，M為二進制控制字，fc為參考時鐘源，N為相位累加器的位寬（決定頻率分辨率）。
DDS發(fā)展趨勢是功能集成，在單芯片上增加數(shù)模模塊實現(xiàn)更廣泛的應用。這些模塊主要有：
1)可編程的輸入時鐘倍頻模塊。
2)可編程幅度，相位控制模塊。
3)多波形產(chǎn)生控制模塊。
4)各種調(diào)制及掃描模塊。
1.2 系統(tǒng)方案
整個信號源系統(tǒng)主要由STM32控制器、AD9958、輸出電路、濾波電路、外圍電路和上位機配置軟件等構成。系統(tǒng)框圖如圖3所示。
圖3系統(tǒng)方案框圖
上位機控制軟件將需要配置（或讀?。┑膮?shù)以命令的方式發(fā)送到控制器，控制器解析命令后完成對芯片的配置或讀取相應的參數(shù)回發(fā)到上位機。系統(tǒng)采用雙通道DDS器件AD9958為頻率發(fā)生器，該器件由兩個DDS內(nèi)核構成，頻率、幅度、相位控制字位寬分別為32bit、10bit、14bit，可滿足高分辨率信號需求。每個通道可提供獨立的頻率、幅度和相位控制，具有卓越的通道隔離度（大于72dB）。由于兩個通道采用相同系統(tǒng)參考時鐘，因此兩個通道間具有內(nèi)在的同步性，通過菊花鏈連接方式可實現(xiàn)多個器件間同步。AD9958另外一個突出的優(yōu)點是低功耗，在具有多通道DDS器件中，其功耗是最低的。通過外部控制引腳（PWR_DWN_CTL）和內(nèi)部可配置寄存器FR1[7:6]、CFR[7:6]，實現(xiàn)多種低功耗工作模式。
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