基于atc和ad的dds高精度频率信号发生器实现

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1、.基于89C51和AD9854的DDS高精度频率信号实现摘　要:针对美国AD(AnalogDevices)公司生产的DDS技术产品———AD9854芯片的功能特点进行了介绍,在信号源设计中采用了ATMEL89C51单片机作为控制单片机实现高精度信号发生器。并针对信号源的功能进行了C语言程序设计,完成了软件设计实现.关键词:DDS技术;AD9854;信号源;ATMEL89C51;程序控制..目录摘要·············································11.1DDS基础3·················

2、···31.1.1DDS（直接数字式频率合成器）基本原理与结构···31.1.2常用的可编程DDS结构·························41.1.3频率合成器的技术指标·············41.1.4DDS的调制特性··················52.1AD9854和89C51的介绍和电路连接·········62.1.1AD9854的介绍··································62.1.2．AT89C51的介绍················72.1.3.AD9854与AT89C5

3、1的电路连接··········83.1软件设计·····················9..附录························161.1DDS基础1.1.1DDS（直接数字式频率合成器）基本原理与结构一．两种基本合成方式1）根据正弦函数关系式，按照一定的时间间隔利用计算机进行数字递推关系计算，求解瞬时正弦函数幅值并实时地送入数/模转换器，从而合成出所要求频率的正弦波信号。优点：电路简单、成本低、合成信号频率的分辨率可做得很高等优点，缺点：受计算机速度的限制，合成信号频率较低，一般在几千赫兹左右；2）用硬件电路取代计算

4、机的软件运算过程，即利用高速存储器将正弦波的M个样品存在其中，然后以查表的方式按均匀的速率把这些样品输入到高速数/模转换器，变换成所设定频率的正弦波信号。优点：采用高速存储器产生正弦波幅值数据，合成频率已可以做得很高，目前已达到数百兆赫。使用最广泛。图一.DDS基本结构框图DDS的输出频率fo和基准时钟fc、相位累加器长度N及频率控制字FSW..的关系为：fo=fc·FSW/2N。DDS的频率分辨率为：Dfo=fc/2N。受奈奎斯特（Nyquist）抽样定理限制，输出最大频率：fmax=fc/2。1.1.2．常用的可编程DDS结构图二.常

5、用的可编程DDS结构核心：相位累加器，由两个加法器Σ+一个N位相位寄存器N一般为24～32位。a)每来一个时钟fc，相位寄存器以步长M增加。相位寄存器的输出与相位控制字相加，然后输入到正弦查询表地址上。b)正弦查询表包含一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中0°～360°范围的一个相位点。c)查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度信号，驱动DAC，输出模拟量。相位寄存器每经过2N/M个fc时钟后回到初始状态，相应地正弦查询表经过一个循环回到起始位置，整个DDS系统输出一个正弦波。1.1.3.频率合成器的技术指标一．主要技术

6、指标：1).频率范围频率范围:频率合成器输出最低频率fomin和最高频率fomax之间的变化范围，也可以用频率覆盖系数表示:如果k>2～3时，一般VCO..是很难满足这一输出频率范围的，实践中可以把整个频段分为几个分波段，每个分波段由一个VCO来满足分波段频率范围。也经常用相对带宽来衡量:2).频率分辨率Dfo——输出频率间隔频率分辨率Dfo:相邻两个输出频率之间的间隔，也称为输出频率间隔，或频率步进间隔。如参考频率不变，DDS的频率分辨率由相位累加器的位数N决定。N一般得很大，如32位、48位、60位，使得分辨率高在通信系统中希望波段内

7、的频率通道尽可能多，以满足通信的要求，所以，希望Dfo尽可能小。目前PLL频率合成器可以做到Dfo为100kHz、10Hz或1Hz，而DDS合成器则可以做到1Hz以下。3).频率准确度和稳定度频率准确度:频率合成器的实际输出频率偏离标称频率的程度。频率稳定度:在一定时间间隔内，合成器输出频率的变化大小。在模拟直接频率合成器、锁相频率合成器和DDS合成器中，输出频率的稳定度主要取决于参考频率的稳定度。1.1.4.DDS的调制特性一．输出信号波形的三个参数：频率w（2pf）、相位j和振幅A都可以用数据字来定义。频率w的分辨率由相位累加器中的比

8、特数确定;频率调制可以用改变频率控制字来实现相位j的分辨率由ROM中的比特数确定;相位调制可以用改变瞬时相位字来实现振幅A的分辨率由DAC的分辨率确定。振幅调制可用在ROM和DAC之间加数字乘