基于dds技术的任意波形发生器的设计

《基于dds技术的任意波形发生器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、YibinUniversity基于DDS技术的任意波形发生器的设计专业：电子信息科学与技术学生姓名：院系：物理与电子工程学院年级、班：2012级励志班指导教师：2014年6月6日摘要本系统设计一个正弦信号发生器。，使用CORTEX-M4单片机作为中央控制器，Cortex™-M4处理器是由TI专门开发的最新嵌入式处理器，用以满足需要有效且易于使用的控制和信号处理功能混合的数字信号控制市场。高效的信号处理功能与Cortex-M处理器系列的低功耗、低成本和易于使用的优点的组合，旨在满足专门面向电动机控制、汽车、电源管理、嵌入式音频和工业自动

2、化市场的新兴类别的灵活解决方案。 传统的频率合成器，通常从一排晶振荡器产生的各种频率通过开关进行频率混合。也有的采用众所周知的锁相环(PLL)技术实现频率合成。随着数字技术的飞速发展，用数字控制方法从一个参考频率源产生多种频率，即直接数字合成技术(DDS)异军突起。本设计使用世界流行的美国ADI公司生产的AD9850频率合成器正是应用这种DDS技术的典型热门产品之一，AD9850采用先地蝗CMOS工艺，其功耗在3.3V供电时仅为155mW，扩展工业级温度范围为-40～80℃，采用28脚SSOP表面封装形式，结合DDS芯片AD9850，

3、产生0～15MHz频率可调的正弦信号；调制信号为1KHz的正弦波，调制信号的产生采用DDS技术；系统采用全中文菜单操作方式，操作简单，快捷，且系统的精度和稳定性高。 关键字：正弦信号  CORTEX-M4  AD9850  DDS技术1前言信号发生器广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。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，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。本设计研究的信号发生器的基本思路是：基于DDS芯片AD9850基础的任意波形发生器。系统是基于AD9850芯片

4、产生的波形。它是由相位累加器、正弦查询表、D/A转换器组成的集成芯片。其中相位累加器的位数N=32位，寻址RAM用14位，舍去18位，采用高速10位数模转换，DDS的时钟频率为125MHz，输出信号频率分辨率可达0.0291Hz；系统的微处理器采用CORTEX-M4，外围电路主要是接口电路、调幅电路、滤波电路和积分电路的设计。同时还包括键盘接口。系统的软件主要是启动和初始化CORTEX-M4，然后处理键盘输入的频率控制字和相位控制字，并将其转换为32位的二进制数的控制字，最后并行递交给AD9850并启动AD9850，让它实现从正弦查询

5、表中取数产生波形再输出。2.方案设计2.1DDS的基本原理1971年，美国学者J.Tierncy,C.M.Rader和B.Gold提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成原理。限于当时的技术和器件水平，它的性能指标尚不能与已有的技术相比，故未受到重视。近20年间，随着技术和器件水平的提高，一种新的频率合成技术——直接数字合成频率合成（DDS）得到了飞速的发展，它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的佼佼者。DDS基本原理图如图1所示，DDS由相位累加器，只读存储器，数模转换器DAC

6、及低通滤波器组成。以合成正弦波为例，幅值表ROM中存有正弦波的幅值码，相位累加器在时钟fc的触发下，对频率控制字K进行累加，相位累加器输出的相位序列（即相码）作为地址去寻址ROM，得到一系列离散的幅度编码（即幅码）。该幅码经过DAC变换后得到模拟的阶梯电压，再经过低通滤波器平滑后，即得到所需的正弦信号。一般将相位累加器和ROM合称为NCO（数控振荡器）Clockba相位累加器波形存储器D/ALPF频率控制字图1DDS的基本原理图相位累加器的结构如图2所示，由N位字长的二进制加法器与一个由时钟取样所得的N位二进制相位累加寄存器级联构成，

7、加法器的一个出入端与相位寄存器的输出端相连，另一个输入端相连，另一个输入端是外部的频率控制字K。每来一个时钟脉冲，加法器将频率控制数据与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在上一个时钟作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟的作用下继续与频率控制数据相加。这样，相位累加器在参考时钟的作用下，进行线性相位累加，当相位累加器累加满是就会产生一次溢出，完成一个周期性的动作，这个周期就是DDS合成信号的一个频率周期，累加器的溢出频率就是DDS输出的信号频率。

8、图2相位累加器的结构设相位累加器的位数为N，时钟频率为fc,当频率控制字为K时，DDS的输出频率fo为：fo=K×fc/2N2.2DDS的特点其主要优点有：（1）频率转换快：DDS频率转换时间短，一般在纳秒级；（2）分辨