7.2__D(直接数字式频率合成器)电路.pptVIP

7.2 DDS电路设计实例 7.2.1 基于AD9834的50MHz DDS电路 AD9834是一个将相位累加器、正弦只读存储器（SIN ROM）和一个10位D/A转换器集成在一个CMOS芯片上的、一个完全集成的DDS（Direct Digital Synthesis）芯片，频率精确性能被控制在0.25billion（十亿分之一），时钟频率为50MHz，具有低抖动的时钟输出和正弦波输出/三角波输出，窄带SFDR72dB。控制字采用串行装载方式，通过串行接口装载控制字到寄存器，可以实现相位和频率调制。 AD9834为用户提供了多种输出波形。利用SIN ROM将产生一个正弦曲线输出。SIN ROM可以被旁路，可以直接从DAC输出线性向上斜坡电压或者向下斜坡电压。另外，如果需要时钟输出，可以将DAC 数据的MSB位作为时钟输出，或者利用芯片上的比较器。 数字部分电源电压由在芯片上的一个稳压器提供，当DVDD输入电压超过2.7V时，稳压器使芯片内部数字部分电源电压下降到2.5V。 模拟和数字部分电源是独立的，并且可以由不同的电源驱动，例如，在AVDD输入电压等于5V时，DVDD输入电压可以等于3V。AD9834电源电压为2.3～5.5V，在3V电源电压时仅消耗功率20mW。AD9834有一个低功耗模式控制引脚端（SLEEP），可以利用外部控制器控制芯片的低功耗模式。AD9834采用TSSOP20封装。 1．AD9834工作原理及内部结构 （1）工作原理 正弦波的幅度和相位如图7.2.1所示。正弦波波形通常可用其被量化了的幅值形式a(t)=sin(?t)表示，它们是非线性的，而角信息是线性的。也就是说，相位角在每个单位时间内以某一固定角度旋转。角速度取决于信号的频率，通常?=2?f。 图7.2.1 正弦波的幅度和相位 已知正弦波的相位是线性的，而且有一个基准时间间隔（时钟周期），因此，对于这个周期，可以给出相位旋转周期的明确定义。 （7.2.1） 解出 （7.2.2） 用基准时钟频率替代基准周期（ ），可解得 （7.2.3） AD9834芯片输出信号建立在式（7.2.3）基础之上。DDS芯片可通过NCO（Numerical Controlled Oscillator，数控振荡器）+相位调制器、SIN ROM和DAC（数/模转换器）3个主要的子电路来实现。 （2）AD9834的内部结构 AD9834的内部结构如图7.2.2所示，包括以下主要部分：NCO（Numerical Controlled Oscillator，数控振荡器），频率和相位调制器，正弦波（SIN）ROM，DAC，比较器和稳压器。 ① NCO脉冲相位调制器 这个部分由两个频率选择寄存器，一个相位累加器（28bit），两个相位偏移量寄存器和一个相位偏移量加法器（MUX）组成。NCO的主要元件是一个28位（bit）相位累加器。连续时间信号0～2?的相位范围，对于一个正弦曲线函数是周期性重复变化的。累加器只是测量相位数的范围，并送出一个多位数字字。在AD9834内的相位累加器是一个28位累加器，因此，对于2?=228。 相位累加器的输入可以通过FREQ0寄存器或FREQ1寄存器来选择，并且被FSELECT引脚端或FSEL位控制。NCO本身产生连续相位信号，因此消除了频率间切换时所产生的输出中断。 在NCO之后利用一个12位相位寄存器，增加一个相位偏移量，用来完成相位调制。AD9834有两个相位寄存器，这两个寄存器的分辨率为2?/4096。 ② SIN ROM 为了使NCO的输出有用，就必须由相位信息转换为正弦曲线值。因为是将相位信息直接转换成振幅，SIN ROM将数字相位信息当做查表地址使用，并将相位信息直接转换成振幅。虽然NCO包含一个28位相位累加器，NCO输出被缩减为12位。使用完全的相位累加器分辨率是不切实际的，因为这需要228次查表，并且也是不必要的。实际上只需要足够的相位分辨率，以保证误差小于10位DAC的分辨率即可。即要求SIN ROM必须有大于10位DAC分辨率两位的相位分辨率。使用控制寄存器的MODE控制位和POBITEN控制位控制SIN ROM使能。 ③ DAC（Digital