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应用系统设计举例. 东南大学 电工电子实验中心. Prof. 胡仁杰 Tel:3792790. Email: hurenjie@seu.edu.cn. 应用举例 DDS 正弦波信号源. DDS 正弦波信号源 任意波形发生器. 应用举例 DDS 正弦波信号源. DDS 芯片 AD9850 125 MHz Clock Rate On-Chip High Performance DAC & High Speed Comparator DAC SFDR > 50 dB @ 40 MHz AOUT 32-Bit Frequency Tuning Word
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应用系统设计举例 东南大学 电工电子实验中心 Prof. 胡仁杰 Tel:3792790 Email: hurenjie@seu.edu.cn
应用举例DDS正弦波信号源 DDS正弦波信号源 任意波形发生器
应用举例DDS正弦波信号源 • DDS芯片AD9850 • 125 MHz Clock Rate • On-Chip High Performance DAC & High Speed Comparator • DAC SFDR > 50 dB @ 40 MHz AOUT • 32-Bit Frequency Tuning Word • Simplified Control Interface: Parallel Byte or Serial Loading Format • Phase Modulation Capability • +3.3 V or +5 V Single Supply Operation • Low Power: 380 mW @ 125 MHz (+5 V)，155 mW @ 110 MHz (+3.3 V) • Power-Down Function
应用举例DDS正弦波信号源 • FEATURES • 125 MHz Clock Rate • On-Chip High Performance DAC & High Speed Comparator • DAC SFDR > 50 dB @ 40 MHz AOUT • 32-Bit Frequency Tuning Word • Simplified Control Interface: Parallel Byte or Serial Loading Format • Phase Modulation Capability • +3.3 V or +5 V Single Supply Operation • Low Power: 380 mW @ 125 MHz (+5 V)，155 mW @ 110 MHz (+3.3 V) • Power-Down Function
应用举例DDS正弦波信号源 • AD9850芯片的基本功能 fout=ΔΨ×fclk/232
应用举例DDS正弦波信号源 • AD9850芯片的操作时序
应用举例DDS正弦波信号源 • AD9850芯片的基本应用
应用举例DDS正弦波信号源 • AD9850芯片与89C51的连接
应用举例DDS任意波形发生器 • 任意波形发生器（AWG）的工作原理 • AWG(Arbitrary Waveform Generator) • 计算机产生描述波形的数据点 • 转换成AWG格式，存入波形存储器RAM中 • 微型计算机、控制电路控制下，将波形存储器中的波形数据传送给DA转换器，经转换产生量化的数字电压波形，再通过滤波、衰减等处理后，送出所需要幅值和频率的模拟信号。 • 任意波形发生器：传统方式的AWG和基于直接数字频率合成的AWG。
应用举例DDS任意波形发生器 • 程序控制波形输出 • 传统方式的AWG利用微型计算机对波形的函数表达式按一定的时间间隔求解出函数的瞬时值，并将波形数据传送DA转换器，从而合成出所需要的波形。这种方式具有电路简单、实现方便等特点。
应用举例DDS任意波形发生器 • 存在以下几个问题： • 数据的输出靠定时中断触发，由于定时中断的响应周期的不一致，波形数据点输出时间间隔存在微小的差异，将影响输出波形的质量。 • 因为执行指令输出波形数据点，如果同时控制多个通道的信号输出，相邻信号通道的数据点之间存在时间差。 • 计算机的运行将受到频繁定时中断的影响。 • 由于受计算机运行速度的限制，合成信号的频率较低。
应用举例DDS任意波形发生器 • DMA方式波形输出 • DMA（Direct Memory Access）是微型计算机系统中，不依赖执行程序，而在IO接口和存储器间直接传送数据的一种方式。在传送数据时，微处理器将交出总线控制权，由DMA控制器接管总线的控制权。DMA发出控制信号，在存储器和IO接口之间直接建立数据通道，完成存储器和IO接口之间的数据传送
应用举例DDS任意波形发生器 • 存在两个主要问题： • 在波形输出期间，微处理器因为失去了总线控制权，无法完成其它操作，只能处于闲置状态。 • 在一个DMA操作中，DMA控制器只能在一个数据锁存器和存储器之间传送数据，无法实现多数据通道的波形输出。
应用举例DDS任意波形发生器 • 数据直接传送（DDS）波形发生器 • 直接数字频率合成（DDS）技术：由硬件电路组成的顺序地址发生器将存储器中的数据周而复始的直接读出，经过高速Ｄ/Ａ转换器，合成为所需要的波形。 • 用硬件电路取代了计算机控制，信号发生器结构简单、成本降低、信号稳定度高，易操作、功能强、易维修。更新或改变输出波形的形状或种类，只需改变存储器中的数据即可。
应用举例DDS任意波形发生器 • DDS波形发生器的构成及工作原理
应用举例DDS任意波形发生器 • 地址发生器 • 起始地址
应用举例DDS任意波形发生器 • 终止地址
应用举例DDS任意波形发生器 • 地址发生器与波形的相位控制 • AWG多个通道同时输出信号时，需要协调处理各通道输出信号的相位。 • 改变信号相位的一个方法是改变波形数据点在波形存储器中的存储位置。 • 改变信号相位的另一种方法是改变作为地址发生器的计数器的计数起始值
应用举例DDS任意波形发生器 • 波形存储器 • 信号的波形取决于存放在存储器中的波形数据，波形存储器中的数据必须能够被更新。 • 数据更新方式：波形存储器地址线切换到微处理器的地址总线侧，存储器的数据线也切换到微处理器的数据总线侧。 • 波形输出方式：存储器的地址线切换到地址发生器侧，存储器的数据线切换到DA转换器的的数据线侧。
应用举例DDS任意波形发生器 地址线切换控制
应用举例DDS任意波形发生器 数据线切换控制
应用举例DDS任意波形发生器 波形存储器数据更新 OUT_EN＝0 DDS_EN＝0 /WR＝0 /RD＝1 • DA转换器的驱动器E2关闭， • 存储器的驱动器E1关闭、E3开通 • 数据总线驱动器E4开通、E5关闭 • 微处理器可以通过数据总线DATA_BUS将数据经E4、E3写入波形存储器
应用举例DDS任意波形发生器 DDS方式输出波形 OUT_EN＝1 DDS_EN＝1 /WR＝1 /RD＝1 • 数据总线驱动器E4、E5被禁止 • DA转换器的驱动器E2开通 • 波形存储器的驱动器E1开通、E3关闭 • 波形存储器的数据E1、E2将波形数据写入DA转换器。
应用举例DDS任意波形发生器 ．程序控制方式波形输出 OUT_EN＝1 DDS_EN＝0 /WR＝0 /RD＝1 存储器驱动器E1、E3关闭， DA转换器的驱动器E2与数据总线驱动器E4开通 微处理器可以通过数据总线DATA_BUS将数据写入DA转换器。
应用举例DDS任意波形发生器 • 幅值输出控制
应用举例DDS任意波形发生器 • 频率合成器 • 频率合成器产生精确、连续可调的频率，产生可变频率的波形。 • 传统的频率合成方法一般有三种。 计数器分频方式实现频率合成器 小数分频实现频率合成器 锁相环接收实现频率合成器
应用举例DDS任意波形发生器 基于DDS技术的频率合成器 • 高稳定度和准确度的标准参考频率源 • 频率转换快，DDS频率转换时间短，ns级 • 分辨率高，DDS的频率分辨率在<0.1Hz数量级，许多小于0.001Hz • 合成频率范围宽，输出频率可以是时钟频率clk的2－1～2－32； • 信号纯度高 • 可控制相位，DDS可方便地控制输出信号的相位，在频率变换时也能保持相位连续。
应用举例 程控放大器 • AD603 FEATURES • “Linear in dB” Gain Control， • Pin Programmable Gain Ranges –11 dB to +31 dB with 90 MHz Bandwidth +9 dB to +51 dB with 9 MHz Bandwidth • Any Intermediate Range, e.g., –1 dB to +41 dB with 30 MHz Bandwidth • Bandwidth Independent of Variable Gain • 1.3 nV/ÖHz Input Noise Spectral Density • 60.5 dB Typical Gain Accuracy • MIL-STD-883 Compliant and DESC Versions Available
