基于ML2035的簡易正弦信號發(fā)生器(05-100)

　　正弦信號源是一種廣泛應(yīng)用的信號源,對它的要求也隨著技術(shù)的發(fā)展越來越高。傳統(tǒng)的正弦信號發(fā)生器往往在低頻輸出時(shí)的頻率的穩(wěn)定度和精度等指標(biāo)都不高。為了獲得高頻率穩(wěn)定度的信號源,往往采用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn),但這種方法電路復(fù)雜、體積龐大。近年來,DDS技術(shù)由于具有容易產(chǎn)生頻率快速轉(zhuǎn)換、分辨率高、相位可控的信號,這在電子測量、雷達(dá)系統(tǒng)、調(diào)頻通信、電子對抗等領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。然而,如果選用通常的ADI公司的系列DDS芯片研制低頻正弦信號發(fā)生器,往往需要外部微處理器,因此電路較復(fù)雜,并且頻率穩(wěn)定度不佳。為此,筆者基于ML2035設(shè)計(jì)簡易的正弦信號發(fā)生器,它具有外圍元器件少,電路實(shí)現(xiàn)簡單,可以不需要外部微處理器的特點(diǎn)。

　　ML2035是Micro Linear公司的一款單片正弦信號發(fā)生芯片,它可以在幾乎不需要其它外圍器件的條件下,產(chǎn)生直流到25kHz的正弦信號,并且它的輸出正弦信號頻率可以由16比特的串行比特字控制。因此,ML2035可以廣泛地應(yīng)用于需要價(jià)格低、精度高的正弦信號發(fā)生器的無線通信或調(diào)制解調(diào)等領(lǐng)域。ML2035的主要特點(diǎn)如下：

• 　　輸出正弦信號頻率為直流到25kHz;
• 　　具有低增益誤差和低譜波畸變性能;
• 　　具有3線SPI兼容性串行微處理器接口,并具有數(shù)據(jù)鎖存功能;
• 　　具有不需要外圍器件的全集成解決方案功能;
• 　　頻率分辨率可達(dá)1.5Hz(+-0.75Hz)(當(dāng)輸入時(shí)鐘頻率為12MHz);
• 　　自帶3-12MHz的內(nèi)部晶振
• 　　具有同步和異步的數(shù)據(jù)加載功能。

　　表1 使用常見標(biāo)準(zhǔn)晶振時(shí)ML2035所需頻率控制字和頻率誤差情況

　　正弦信號的產(chǎn)生

　　ML2035的基本原理和DDS一樣,它內(nèi)部主要由正弦信號產(chǎn)生、晶振和串行數(shù)字接口等部分組成。但是,ML2035的外圍電路簡單,它僅有8個(gè)引腳。ML2035的可編程頻率發(fā)生器的基本原理和直接頻率合成器(DDS)的基本原理完全一樣。DDS芯片一般由頻率控制字、相位累加器、正弦查詢表、D/ A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器組成。DDS芯片的核心部件是相位累加器,它由N 位加法器與N 位相位寄存器構(gòu)成,它類似一個(gè)簡單的計(jì)數(shù)器。每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖,相位寄存器的輸出就增加一個(gè)步長的相位增量值,加法器將頻率控制數(shù)據(jù)與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加,把相加結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。相位累加器進(jìn)入線性相位累加,累加至滿量程時(shí)產(chǎn)生一次計(jì)數(shù)溢出,這個(gè)溢出頻率即為DDS的輸出頻率。正弦查詢表是一個(gè)可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM),存儲(chǔ)的是以相位為地址的一個(gè)周期正弦信號的采樣編碼值,包含一個(gè)周期正弦波的數(shù)字幅度信息,每個(gè)地址對應(yīng)于正弦波中0~360o范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。將相位寄存器的輸出與相位控制字相加得到得數(shù)據(jù)作為一個(gè)地址對正弦查詢表進(jìn)行尋址,查詢表把輸入的地址相位信息映射成正弦波幅度信號,驅(qū)動(dòng)DAC,輸出模擬信號;低通濾波器平滑并濾除不需要的取樣分量,以便輸出頻譜純凈的正弦波信號。