基于fpga的数字低频相位测量仪的设计.docVIP

哈尔滨工业大学2009届本科优秀毕业设计（论文）选集 PAGE  PAGE - 266 - 基于DDS的幅频可控型信号发生器设计 电气工程及自动化学院：张琳 指导教师：胡鹏程 摘 要：本论文依托于双声光移频频差分裂技术方案和直接频率数字合成技术，针对高速测量中双声光移频信号频率和幅度连续可调的特点和移频范围大、精度高、分辨率小的要求，分析设计了幅频可控型正弦信号发生器及滤波电路，并对电路系统进行了性能测试，经实验验证本文设计的信号发生器满足了激光干涉仪不同测量速度下对频差信号的要求。 关键词：直接数字频率合成；信号发生器；双频激光干涉仪 Abstract：This paper bases on the program of double acousto-optic frequency difference splitting technology and the principle of direct frequency digital synthesis technique. Furthermore, making use of the continuously adjustable property and the requirement of large frequency shift range, high accuracy and resolution of small , an amplitude and frequency controllable type of sinusoidal signal generator and filter circuit had been analyzed and designed. By experimental verification, the design of the signal generator in this paper could meet the requirement of frequency difference for different measuring speeds. Key words：Direct digital frequency synthesizer signal generator dual-frequency laser interferometer 引 言 目前，快速超精密双频激光干涉仪已成为集成超精密加工和微电子装备所亟需大型加工测试装备的重要前提条件之一，但随着各种动态测量技术的发展，要求激光干涉仪不但具有很高的精度，还要有极快的测量速度，以完成各种动态测量任务，而频差信号的频差值大小直接影响到双频激光干涉仪所能达到的最大测量速度，而大的频差信号会造成后续处理电路的设计难度，因此，如何获得适当的稳定频差信号技术，使其兼顾测量速度和信号处理难度，已成为快速超精密双频激光干涉仪的核心及难点问题之一。本课题源于黑龙江省科技公关项目“100m快速激光干涉仪”，主要目的是设计频率为80±15MHz的双路幅频可控型正弦信号发生器及滤波电路，利用双声光差值移频技术，获得频差值适中的频差信号，并最终应用于快速超精密双频激光干涉仪系统???。 基于DDS技术的频率合成系统设计 2.1 硬件设计 频率合成系统硬件采用模块化设计，主要分为控制模块、DDS模块、滤波模块及运算放大模块，系统的硬件结构框图见图2-1。整体设计方案如下：由单片机为DDS芯片提供控制信号，两片DDS在共同的参考时钟的作用下，合成频率可调且范围在80±15MHz的正弦信号，经无源低通滤波模块滤除高频噪声，最终经运算放大模块对输出信号调整放大并实现与声光调制器的匹配。下面对于系统的各模块给以详细的介绍。 图2-1 DDS系统硬件结构框图 1．基于MSP430的幅频控制模块控制模块设计 控制部分采用美国TI 公司生产的单片机MSP430F169，可划分为频率控制部分和幅度控制部分。 频率控制部分，如图2-2所示，被控器件为两片AD9852，利用单片机的I/O口模拟串行通信为其提供串行通信的时钟和数据，将频率控制字写入AD9852中，从而实现输出信号频率的改变。 幅度控制部分，如图3-4所示，被控器件为两片数字变位器MAX5451，利用单片机I/O口为两片数字变位器MAX5451提供片选信号CS，阻值增减选择控制信号U/D， 及阻值改变控制信号，从而实现对输出信号幅值调整。 图2-2 频率控制部分的电路结构框图 图2-3 幅度控制部分的电路结构框图2．基于AD9852的DDS模块 DDS电路是整个系统电路设计的核心，本文采用AD公司生产的AD9852作为该电路系统的核心芯片，其内部最高时钟可达300MHz，双向的48位频率控制字可使得输出信号