一种基于DDS芯片AD9959的高精度信号发生器

叶珍

摘要

相对于其他频率合成技术，DDS技术在数字集成器、微电子技术等发展的时代，凭借自身独特的性能与特点成为佼佼者。本文将介绍一种多种信号模式输出的高精度信号源，是由AD9959与C8051F023单片共同在DDS原理指导下实现而成的。同时，本文将通过给出示意图以及详细的说明来阐述AD9959的控制口线与软硬件的基本原理。根据有关数据显示，这种多种信号模式的信号源所形成的分辨率、稳定度以及其他性能，在测试中均可达到预测的目标。

【关键词】DDS芯片 AD9959 高精度 信号发生器

1前言

作为频率分辨率度高、适用广、频率转换敏捷等多个优点集于一身的技术，直接数字频率合成DDS在近几年的集成电路技术推动下，不断创新发展。

众多设计者因其芯片的体积小、成本低等优点，会更加喜爱DDS技术。在目前网络技术与微电子技术发展迅速，为DDS芯片技术发展提供一个有利的客观环境，为其发展争取一个契机。本文介绍的信息发生器是来自于ADI公司所提供的DDS芯片AD9959与单片机的合成品。

2相关概念阐述

2.1DDS基本原理

针对高速存储器查表所产出的数字形式信号，经过DAC技术即可转变为模拟信号，—般称之为DDS技术。在DDS技术中，普遍使用的是正弦波信号。因为在大部分企业中，芯片的输出形式均为正弦波输出。普通的芯片的核心组成部分有DAC数模转换器、正弦查询表、低通滤波器、相位累加器以及系统时钟等。

系统时钟的作用是为了确保芯片中各个部位的同步运作，同时可采用稳定度高的频标源来提升系统的稳固性。

2.2AD9959芯片性能介绍

ADI公司主要生产采样频率较高的、精准度高的DDS芯片，其中AD9959芯片是最为出名的一种。本文将通过介绍AD9959芯片来简单阐释DDS技术的基本原理：

（1）采样频率最高可达500MSPS；

（2）芯片中DDS通道间能在频率、幅度以及相位上能做到相互独立控制；

（3）通道间的隔离效果强，均为大于65DB；

（4）相位、幅度扫描能力以及线性的频率；

（5）10bitD/A转换器均在四条通道间有所配置；

（6）频率分辨率、相位分辨率以及幅度分辨率在通道间均有稳定的数值；

（7）在FSK、PSK、ASK等调制模式中，最局可达16级；

（8）DAC采用灵活性较强的设置来处理满偏电流现象；

（9）适当在软硬件挑架控制开关；

（10）芯片均可同步运作。

根据有关数据，正弦信号的转变是从32位累加器输出值取前15位对ROM进行寻址而产生的。

2.3信号发生器简介

信号发生器的主要功能有以下几点，例如不同的频率的提供、波形形成以及输出电平电信号的提供等。作为测试的信号源或是激励源，信号发生器可用于测量电信系统或是设备的振幅特征、频率变化以及其他测试参数等。在生产实践与科技领域中，信号发生器即可用作信号源，也可充当为振荡器，可谓适用范围广泛。一般情况下，三角函数方程式的使用用于波形曲线的制作，例如三角波、矩形波等。同时，函数信号发生器也可用正弦波的电路充当。

3硬件电路及软件设计分析

3.1硬件电路分析

本文介绍的信号发生器，主要是以形式多样化、模式可调为主，并将频率控制在O-lOOMHz之间的。

如图1所示，显示功能、键盘以及DDS芯片AD9959的控制源处于微处理单元C8051中。工作电压在2.7-3.6伏的单片机C8051F023是该信号发生器的主要型号，与电压为3.3伏的AD9959相一致。C8051F023自身配置标准的8051端口来作为推挽与漏极开路输出。同时端口的输出电平所负载能力强，因此要接近于电源电压处。节电能力的提升需要在总体上控制标准8051中的固定的“弱上拉”，进一步降低能源的消耗。管脚配置的灵活性也要在数字交叉开关上体现出来，同时也要经过复位模式来增加程序运行的可靠性。

3.2软件设计分析

按键程序包含在单片机的控制程序中，并以输出频率形式呈现出来。同时，在单片机中，AD9959初始设置程序与按键指令等程序都在包含其中。AD9959在投入应用时，定会经过单片机的简单操作来进行初始设置，例如串口传输模式设置、初始频率输出设置等。

其次，一些注意细节仍需要关注。例如，AD9959的时序问题是软件编写重要关注问题，考虑到指令周期与数据周期的不同。若不注意細节或是操作不当，会因为运行速度过快而出现问题。另外，单片机的控制应在三个部件之间充分协调，做到程序流畅简洁，提高器件间的耦合度。与此同时，显示屏在技术处理上，可以采用虚拟帧来弥补花屏现象，不断创新屏幕效果。

3.3测试结果分析

该系统经过正规的测试工作后，可达到初步预定的指标。在O-lOOMHz频率范围内，AD9959凭借优特的性能来实现分辨率可达1Hz。同时，还可进行多种调制模式，例如ASK、FSK、PSK等。若单从信号源的概念出发，其精准度与稳定度也达到预定的参数。

4结束语

以DDS芯片为载体，具有速度快、波形输出稳定、相位幅度控制率高等优点，AD9959芯片在微电子技术已遥遥领先。在数据传输中，可支持多串口数据传送、分辨率高等。另外，调制模式的选择也因为通道的设置而实现多种模式，使得适用范围不断扩大。同时，AD9959不同于其他芯片的地方在于其具有扫频功能，远比于普通的信号源芯片。

参考文献

[1]李毅.基于DDS和PLL的扫频信号源设计[D].南京：南京理工大学，2005.

[2]郭忠海，杨文革.基于DDS的快速频源设计[J].自动化仪表，2006，27（SI）：69-71，74.endprint