高精度数控函数信号发生器

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1、数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——高精度数控函数信号发生器数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计题目：高精度数控函数信号发生器专业：电子信息工程班级：电信061班姓名：舒俊学号：06220224指导老师：余水宝成绩：(2008.12)目录第1章引言31.1函数发生器现状31.2现有频率合成技术比较3第2章设计指标与DDS机理42.1设计指标416数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——高精度数控函数信号发生器2.2实现机理42.3两种DDS实现方案比较62.3.1普通集成电路实现62.3.2VLSI实现6第3章设

2、计框图与电路73.1系统原理框图73.2系统电路图73.2.1器件、参数的选定83.2.2AD9852的介绍83.2.2.1特性83.2.2.2工作方式93.2.2.3编程应用9第4章软件设计114.1编程语言114.2程序流程114.2.1按键输入与处理114.2.2LCD菜单114.2.3正弦信号的产生124.2.448bit频率控制字处理13第5章结束语15参考文献16高精度数控函数信号发生器数理与信息工程学院06电信舒俊指导教师：余水宝第1章引言16数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——高精度数控函数信号发生器函数信号在电子、通信、科

3、学研究和工厂电子产品的品质分析检验中有着广泛的应用，而函数信号发生器作为一种常用的信号源，是电子电信科学工作者和实验室的一个常用设备，在教学、科研、生产、生物工程、遥控遥测等诸多领域都有着广泛的应用。它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备，因此是电子测试系统的重要部件，是决定电子测试系统性能的关键设备。它与示波器、电压表、频率计等仪器一样是普遍、基本的，也是得到广泛应用的电子仪器之一。1.1函数发生器的现状目前在教学、科研、生产、生物工程、遥控遥测等诸多领域中，我们使用的函数信号发生器一般都是模拟的，其输出频率、幅度需要通过手动调节旋钮

4、得到，常存在着频率准确度低、分辨率不高、频带窄等缺陷，给使用者带来许多不便。能够精确的得到频率和幅度输出及操作便捷的信号发生器正是人们所期望的。现在市场上也出现了这类信号发生器——数控函数信号发生器，如美国Agilent(安捷伦),但频带还不是很理想，频率做不到很高，而且国内具有自主知识产权的产品还为数甚少。1.2频率合成技术的发展回顾频率合成技术的发展，可以总结出以下三种：直接频率合成、锁相频率合成、直接数字频率合成(DDS[3][6])。直接频率合成技术的主要特色是微秒级的频率切换速度和低相位噪声。但直接式频率合成器电路结构复杂，体积大，成本较高，研制调

5、试一般比较困难，由于采用了大量的混频、分频、倍频、滤波电路，这使其很难抑制因非线性而引入的杂波干扰，因而难以达到较高的杂散抑制度。PLL频率合成利用了相位反馈控制理论来稳频，在对频率切换速度要求不高，但对相位噪声，杂散有较高要求时，PLL频率合成有特殊的优势。PLL频综输出的频率分辨率越高，其频率切换速度就越慢。如果要提高切换速度，就必须牺牲分辨率，这是PLL的工作机理所致，是一对固有的矛盾，无法通过性能优化来解决。所以在选择PLL频率合成时除了考虑频谱纯度外，还要考查其它性能是否满足要求。DDS技术具有频率分辨率极小、集成度非常高、体积小、可靠性高等显著优

6、点。但由于采用全数字结构，存在着两点不足：输出带宽较窄和杂散抑制较差。随着VLSI的发展，出现了单片集成DDS芯片，它集成了频率控制字发生器、相位累加器、正弦查找表、数模转换器。不但具有前面讲到DDS的优点，在输出带宽、杂散抑制上有了很大的提高。单片集成DDS被越来越多的应用于频率合成领域。第2章设计任务与DDS机理2.1设计指标表2-1是本系统的主要设计指标。其中实现0.001Hz~50MHz的带宽与0.001Hz的分辨率是本设计的难点，也是最为关键的地方。表2-1设计指标指标要求输出波形正弦波频率带宽0.001Hz~50MHz分辨率小于等于1MHz时0.

7、001Hz，大于1MHz时0.1Hz16数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——高精度数控函数信号发生器频率稳定度优于10-6动态特性优于80DBSFDR显示LCD菜单式电源自制5V，3.3V自制PCB，用C语言编程2.2DDS实现机理在第1章引言中比较了目前常用的三种频率合成技术，介绍了它们各自的优缺点。根据本设计的性能指标要求，我们会发现，直接频率和锁相频率合成都难以实现0.001Hz的频率分辨率，唯有直接数字频率合成（DDS）技术能实现这么小的频率分辨率。图2-1就是DDS的基本原理框图，具体可阐述为：相位累加器以所设定的频率控制字为步长

8、在参考时钟频率下进行累加，并同时输出正弦查找表的地址