摘要:一種采用DDS技術(shù)的新型高精度數(shù)控信號(hào)源,可輸出正弦波、方波和三角波.系統(tǒng)中輸出波形的頻率采用數(shù)控方式,可實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的逐赫茲調(diào)節(jié),頻率精度優(yōu)于0.1Hz,最高輸出頻率可達(dá)30MHz左右.與傳統(tǒng)信號(hào)源相比,本設(shè)計(jì)具有輸出波形質(zhì)量好、頻率精度和穩(wěn)定性高、頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn).設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)潔,易于實(shí)現(xiàn).關(guān)鍵詞：DDS信號(hào)源單片機(jī)第一章緒論1.1課題研究的意義與作用1971年，美國(guó)學(xué)者j.Tierney等人撰寫的"ADigitalFrequencySynthesizer"-文首次提出了以全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的頻率合成原理。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和器件水平，它的性能指標(biāo)尚不能與已有的技術(shù)相比，故未受到重視。近10年間，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成器（DirectDigitalFrequencySynthesis簡(jiǎn)稱DDS或DDFS）得到了飛速的發(fā)展，它以有別于其它頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點(diǎn)成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的姣姣者。具體體現(xiàn)在相對(duì)帶寬寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產(chǎn)生寬帶正交信號(hào)及其他多種調(diào)制信號(hào)、可編程和全數(shù)字化、控制靈活方便等方面，并具有極高的性價(jià)比。1.2DDS的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)在頻率合成（FS,FrequencySynthesis）領(lǐng)域中，常用的頻率合成技術(shù)有模擬鎖相環(huán)、數(shù)字鎖相環(huán)、小數(shù)分頻鎖相環(huán)（fractional-NPLLSynthesis）等，直接數(shù)字合成(DirectDigitalSynthesis－DDS)是近年來新的頻率合成技術(shù)。單片集成的DDS產(chǎn)品是一種可代替鎖相環(huán)的快速頻率合成器件。DDS是產(chǎn)生高精度、快速變換頻率、輸出波形失真小的優(yōu)先選用技術(shù)。DDS以穩(wěn)定度高的參考時(shí)鐘為參考源，通過精密的相位累加器和數(shù)字信號(hào)處理，通過高速D/A變換器產(chǎn)生所需的數(shù)字波形（通常是正弦波形），這個(gè)數(shù)字波經(jīng)過一個(gè)模擬濾波器后，得到最終的模擬信號(hào)波形。如圖1-1所示，通過高速DAC產(chǎn)生數(shù)字正弦數(shù)字波形，通過帶通濾波器后得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的模擬正弦波信號(hào)，最后該模擬正弦波與一門限進(jìn)行比較得到方波時(shí)鐘信號(hào)。DDS系統(tǒng)一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是在數(shù)字處理器的控制下能夠精確而快速地處理頻率和相位。除此之外，DDS的固有特性還包括：相當(dāng)好的頻率和相位分辨率（頻率的可控范圍達(dá)μHz級(jí)，相位控制小于0.09°）,能夠進(jìn)行快速的信號(hào)變換（輸出DAC的轉(zhuǎn)換速率300百萬次/秒）。這些特性使DDS在軍事雷達(dá)和通信系統(tǒng)中應(yīng)用日益廣泛。其實(shí)，以前DDS價(jià)格昂貴、功耗大（以前的功耗達(dá)Watt級(jí)）、DAC器件轉(zhuǎn)換速率不高，應(yīng)用受到限制，因此只用于高端設(shè)備和軍事上。隨著數(shù)字技術(shù)和半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，DDS芯片能集成包括高速DAC器件在內(nèi)的部件，其功耗降低到mW級(jí)（AD9851在3.3v時(shí)功耗為650mW），功能增加了，價(jià)格便宜。因此，DDS也獲得廣泛的應(yīng)用：現(xiàn)代電子器件、通信技術(shù)、醫(yī)學(xué)成像、無線、PCS/PCN系統(tǒng)、雷達(dá)、衛(wèi)星通信。1.3DDS的系統(tǒng)簡(jiǎn)介DDS的基本原理薄衛(wèi)DD接S的置基本顛原理腿是利饞用采緊樣定袋理，喂通過旗查表籠法產(chǎn)鴉生波梁形。鐵DD著S的企結(jié)構(gòu)箏有很蝦多種橋，其負(fù)基本督的電府路原蒙理可背用圖耳1-徐2來瑞表示替。淚凈豬相重位累遵加器毒由N躲位加胖法器矮與N烈位累雞加寄爬存器蓋級(jí)聯(lián)酬構(gòu)成殊。每繳來一乎個(gè)時(shí)甘鐘脈涂沖f蝕ｓ，米加法柏器將晚頻率帆控制幼字ｋ糞與累私加寄室存器足輸出躍的累傳加相忙位數(shù)憤據(jù)相現(xiàn)加，敏把相杜加后答的結(jié)矛果送辮至累租加寄叼存器予的數(shù)辨據(jù)輸柴入端五。累項(xiàng)加寄某存器萄將加慣法器哀在上胖一個(gè)傾時(shí)鐘誼脈沖滔作用楊后所掃產(chǎn)生胳的新語相位乘數(shù)據(jù)踩反饋風(fēng)到加嘴法器趕的輸槐入端安，以茄使加儲(chǔ)法器宇在下怠一個(gè)歐時(shí)鐘俘脈沖哭的作控用下勢(shì)繼續(xù)怪與頻話率控桂制字松相加械。這豬樣，廈相位勁累加彎器在牌時(shí)鐘捎作用轟下，音不斷浪對(duì)頻律率控飯制字壺進(jìn)行責(zé)線性偷相位能累加熄。由俗此可品以看絕出，腐相位您累加企器在麗每一露個(gè)時(shí)坐鐘脈莖沖輸甲入時(shí)膛，把許頻率賀控制率字累育加一形次，蓬相位蘋累加皺器輸瞧出的啞數(shù)據(jù)丹就是陜合成擴(kuò)信號(hào)方的相穗位，孟相位勇累加秧器的渴溢出堆頻率涉就是將DD薯S輸休出的懶信號(hào)語頻率姨。允用相詳位累啟加器糟輸出碗的數(shù)嚼據(jù)作削為波逝形存畜儲(chǔ)器膀（R港OM軍）的帆相位炒取樣擇地址荒，這削樣就病可把襖存儲(chǔ)蝦在波島形存勞儲(chǔ)器燙內(nèi)的證波形私抽樣?jì)屩担ㄅf二進(jìn)珍制編塔碼）她經(jīng)查調(diào)找表村查出盲，完勺成相痕位到稼幅值項(xiàng)轉(zhuǎn)換撕。波職形存薯儲(chǔ)器哨的輸撥出送扮到D田／A瑞轉(zhuǎn)換督器，貝D／續(xù)A轉(zhuǎn)付換器冶將數(shù)危字量裝形式抄的波凳形幅耗值轉(zhuǎn)最換成爸所要癢求合竭成頻賀率的潮模擬石量形灘式信楚號(hào)。么低通推濾波勸器用州于濾偽除不誠(chéng)需要康的取旁樣分面量，緒以便錄輸出愉頻譜藝純凈仁的正太弦波論信號(hào)隨。分DD狹S在諒相對(duì)刊帶寬域、頻模率轉(zhuǎn)要換時(shí)盡間、煌高分爬辨力各、相栗位連朱續(xù)性湊、正扎交輸舟出以助及集老成化蜂等一書系列敞性能鋒指標(biāo)曬方面橡遠(yuǎn)遠(yuǎn)豆超過膽了傳西統(tǒng)頻炎率合嬸成技菠術(shù)所騎能達(dá)疊到的閣水平唱，為輔系統(tǒng)外提供古了優(yōu)穴于模頁擬信駱號(hào)源圾的性膨能。奏1.扶3.肝2喝D威DS咱的性玉能特遭點(diǎn)鄉(xiāng)（1棉）輸釋出頻陽率相廊對(duì)帶被寬較始寬查繪輸出姿頻率首帶寬豐為5壞0%展ｆs測(cè)（理欄論值鑰）。側(cè)但考鉗慮到撥低通絮濾波尾器的廈特性掩和設(shè)渠計(jì)難驕度以燕及對(duì)霜輸出創(chuàng)信號(hào)靠雜散袖的抑洪制，抗實(shí)際竟的輸咽出頻買率帶現(xiàn)寬仍既能達(dá)添到4冷0%勿ｆs孔。師緒（2皮）頻喚率轉(zhuǎn)倍換時(shí)眨間短勇借冷DD醉S是晴一個(gè)確開環(huán)化系統(tǒng)信，無繁任何夾反饋淡環(huán)節(jié)界，這播種結(jié)虹構(gòu)使哀得D堂DS辛的頻站率轉(zhuǎn)徐換時(shí)渣間極早短。們事實(shí)北上，提在D坡DS鄭的頻臺(tái)率控愈制字喂改變欺之后懲，需怎經(jīng)過毛一個(gè)遭時(shí)鐘砍周期探之后宰按照撞新的旬相位屬增量載累加艙，才啟能實(shí)飾現(xiàn)頻拔率的本轉(zhuǎn)換掩。因似此，增頻率熊轉(zhuǎn)換洲的時(shí)辣間等用于頻悅率控狐制字井的傳阻輸時(shí)翠間，滔也就顏是一餓個(gè)時(shí)敵鐘周耳期的忘時(shí)間潔。時(shí)未鐘頻說率越脂高，旅轉(zhuǎn)換耍時(shí)間粉越短焦。D換DS償?shù)念l適率轉(zhuǎn)濟(jì)換時(shí)遼間可舍達(dá)納崇秒數(shù)蒼量級(jí)物，比悼使用皇其它僚的頻丑率合齒成方怒法都樣要短誘數(shù)個(gè)訓(xùn)數(shù)量年級(jí)。紗堪惜耗（3書）頻傷率分泄辨率摟極高友靈若時(shí)風(fēng)鐘ｆ蔑s的革頻率齡不變較，D弟DS遞的頻圍率分滴辨率權(quán)就由相相位吼累加袍器的笛位數(shù)收Ｎ決陷定。沃只要基增加阻相位令累加隔器的球位數(shù)絨N即慕可獲亭得任性意小獻(xiàn)的頻稈率分旋辨率冒。目旱前，惰大多僵數(shù)D韻DS央的分撞辨率爭(zhēng)在１走Hz婆數(shù)量潤(rùn)級(jí)，遞許多駐小于芽１M祥Hz功甚至然更小交。造腐（4蛛）相衰位變兼化連敵續(xù)鐮訪改變頁DD槐S輸艦出頻叫率，雨實(shí)際察上改遲變的繼每一向個(gè)時(shí)喇鐘周姜期的舊相位強(qiáng)增量招，相協(xié)位函冒數(shù)的蜻曲線析是連模續(xù)的生，只片是在策改變居頻率恨的瞬哭間其逮頻率帽發(fā)生誼了突宜變，效因而手保持羅了信仆號(hào)相粗位的波連續(xù)且性。燭列（5只）輸捏出波族形的啞靈活什性代鉆只要姓在D端DS怕內(nèi)部啊加上折相應(yīng)迎控制掠如調(diào)器頻控日制F辣M、祖調(diào)相譜控制島PM殼和調(diào)陜幅控急制A氣M，年即可紀(jì)以方舅便靈在活地逃實(shí)現(xiàn)葵調(diào)頻粒、調(diào)庸相和菌調(diào)幅收功能夫，產(chǎn)腥生F考SK器、P咐SK販、A筒SK猴和M閉SK表等信蛇號(hào)。載另外屢，只鍬要在段DD誘S的帝波形肉存儲(chǔ)篩器存事放不枝同波它形數(shù)厘據(jù)，幕就可甚以實(shí)育現(xiàn)各藥種波錄形輸釘出，糾如三貓角波紐、鋸逼齒波扛和矩特形波省甚至惡是任枯意的票波形敢。當(dāng)筆DD怠S的澆波形鏡存儲(chǔ)煌器分蚊別存圓放正棗弦和姻余弦績(jī)函數(shù)煌表時(shí)削，既倉(cāng)可得蝦到正拔交的狼兩路岸輸出匙。組（6引）其扣他優(yōu)艱點(diǎn)受梨由于窮DD鉗S中朵幾乎帶所有返部件勻都屬驅(qū)于數(shù)詢字電息路，禁易于街集成消，功旋耗低魯、體統(tǒng)積小罩、重查量輕挽、可攝靠性癥高，道且易元于程愿控，囑使用鹽相當(dāng)跪靈活音，因遙此性跳價(jià)比者極高傾。以第鬼二鹽章掙拐A汽D9位85盞0簡(jiǎn)阻介乖2陵.1偏A壇D9窩85融0功織能概幕述電堵濱A摟D9像85伙0是希高穩(wěn)吳定度竊的直肯接數(shù)披字頻河率合趕成器淚件，圾內(nèi)部助包含叼有輸讀入寄淡存器耽、數(shù)優(yōu)據(jù)寄壺存器帝、數(shù)絮字合歌成器燕（D聰DS這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D暮AT晴82精79炮=d黨is欠pc贊od沒e[逃i]系;突

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D耕AT頭82擋79橫=d音is旨pc馳od卻e[絨i]鍋;董

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