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ad9850信号发生器

2017年11月05日 10:49 次阅读

  信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源。

  信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

  信号源是电子产品测量与调试、部队设备技术保障等领域的基本电子设备。随着科学技术的发展和测量技术的进步,普通的信号发生器已无法满足目前日益发展的电子技术领域的生产调试需要。而DDS技术是一种新兴的直接数字频率合成技术,具有频率分辨率高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪声低、可编程、全数字化易于集成、体积小、重量轻等优点,因而在雷达及通信等领域具有广泛的应用前景。

  1系统设计方案

  本文提出的采用DDS作为信号发生核心器件的全数控函数信号发生器设计方案,根据输出信号波形类型可设置、输出信号幅度和频率可数控、输出频率宽等要求,选用了美国A/D公司的AD9850芯片,并通过单片机程序控制和处理AD9850的32位频率控制字,再经放大后加至以数字电位器为核心的数字衰减网络,从而实现了信号幅度、频率、类型以及输出等选项的全数字控制。该函数信号发生器的结构如图1所示。

  ad9850信号发生器

  本系统主要由单片机、DDS直接频率信号合成器、数字衰减电路、真有效值转换模块、A/D转换模块、数字积分选择电路等部分组成。

  2 DDS的基本原理

  直接数字频率合成器(Derect Digital Synthesizer)是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。一个直接数字频率合成器通常由相位累加器、加法器、波形存储ROM、D/A转换器和低通滤波器(LPF)组成。DDS的组成结构如图2所示。其中,K为频率控制字(也叫相位增量),P为相位控制字,W为波形控制字,fc为参考时钟频率,N为相位累加器的字长,D为ROM数据位及D/A转换器的字长。相位累加器在时钟fc的控制下以步长K累加,输出的N位二进制码与相位控制字P、波形控制字W相加后作为波形ROM的地址来对波形ROM进行寻址,波形ROM输出的D位幅度码S(n)经D/A转换变成阶梯波S(t)后,再经过低通滤波器平滑,就可以得到合成的信号波形。由于合成的信号波形取决于波形ROM中存放的幅度码,因此,用DDS可以合成任意波形。

  ad9850信号发生器

  3硬件电路设计

  3.1 DDS信号产生电路

  考虑到DDS具有频率分辨率较高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪声低、可编程、全数字化、易于集成、体积小、重量轻等优点,该方案选用美国A/D公司的AD9850芯片,并采用单片机为核心控制器件来对DDS输送频率控制字,从而使DDS输出相应频率和类型的信号,其DDS信号产生电路如图3所示。

  ad9850信号发生器

  ad9850信号发生器

  单片机与AD9850的接口既可采用并行方式,也可采用串行方式。为了充分发挥芯片的高速性能和节约单片机资源,本设计选择并行方式将AT89S52的P0口经74HC373锁存器扩展后接至DDS的并行输入控制端(D0~D7)。AD9850外接120 MHz的有源晶振,产生的正弦信号经低通滤波器(LPF)去掉高频谐波后即可得到波形良好的模拟信号。这样,将D/A转换器的输出信号经低通滤波后,接到AD9850内部的高速比较器上,即可直接输出一个抖动很小的方波。再将方波信号加至积分电路,即可得到三角波信号。另外,也可通过键盘编辑任意波形的输出信号。

  3.2键盘输入接口及LCD接口电路

  本系统中的数字输入设置电路采用2&TImes;8矩阵键盘。由于LCD具有显示内容多,电路结构简单,占用单片机资源少等优点,本系统采用RT1602C型LCD液晶显示屏来显示信号的类型、频率大小和正弦波的峰一峰值,图4所示是键盘输入及LCD接口电路图。

  ad9850信号发生器

  同样,考虑到AT89S52单片机的IO引脚资源有限,本系统的键盘输入及LCD输出均通过74HC245连接到AT89S52单片机的P0端口,从而实现端口扩展和复用。

  3.3信号幅度数控预置电路

  为了实现对输出的正弦模拟信号幅度的数字控制和预置,本系统采用了AD811高速运放、数字电位器衰减、真有效值转换、以及A/D转换等电路,具体电路图如图5所示。

  ad9850信号发生器

  数字电位器X9C102是实现信号幅度数字可调的关键器件。真有效值转换模块AD637主要负责信号的TRMS/DC转换,然后经TLC2453模数转换向单片机输送正比于正弦波信号幅度的数字量,以便单片机输出合适的幅值控制指令。

  3.4积分电容自动切换控制电路

  三角波是常用信号之一,本系统采用RC积分电路将方波信号转换成三角波。由于信号频率很宽(低频达1 Hz以下,高频达60 MHz以上),为了完成不同频段的线性积分,需要不同的积分电容(10pF、100pF、1 nF、10nF、100nF、1 μF、10 μF、100μF)。基于数控和自动切换的需要,本系统采用如图6所示的CD4051八选一电路。

  ad9850信号发生器

  CD4051的八选一控制信号来源于AT89S52的P0~P3接口,74HC373P也是考虑复用P0端口而设置的。AD9850输出的方波经积分电路转换为三角波后,经AD811高速运放可提高其负载能力。

  4系统软件设计

  4.1 主程序

  主程序可控制整个系统,包括控制系统的初始化、显示、运算、键盘扫描、频率控制、幅度控制等子程序,其主程序流程如图7所示。

  ad9850信号发生器

  初始化可将系统设定为默认工作状态,然后通过扫描键盘来判断是否有按键按下以确定用户要执行的任务,同时通过判断23H.4、20H.1、20H.0各功能标志位来确定应完成的功能。当23H.4=1时,计算频率值系统工作在频率计方式下;当20H.1=1时,检测峰峰值系统将检测输出信号的峰峰值:而当20H.0=1时.则更新LCD显示内容,当执行完后返回键盘扫描程序并以此循环。各功能标志位均由键盘、峰峰值检测和定时程序等控制,从而实现各种功能。

  4.2键盘扫描子程序

  键盘扫描子程序如图8所示。因按键较多。本系统采用2&TImes;8行列式键盘来节约I/O口,并用程序把8根列线全部拉低,再判断2根行线是否有低电平,如果没有,说明没有按键被按下,系统则退出键盘扫描程序,否则,依次拉低列线,然后依次判断行线是否有低电平并判断键号,键号确定后再转到键号相对应的功能程序去执行。键盘主要方便用户设置频率、幅度、选择工作方式等功能。

  ad9850信号发生器

  4.3 信号频率数字预置子程序

  信号频率的数字控制程序流程如图9所示。该部分程序主要用于将键盘输入值转换成十六进制数据,然后产生相应的频率控制字并送至DDS芯片,以改变DDS的相位增量,最终输出相应频率信号。

  ad9850信号发生器

  结束语

  通过严格的实验测试证明,本系统采用DDS完全可以实现输出信号类型的选择设置、信号频率数字预置、信号幅度数字步进可调等功能,是一种输出信号频率覆盖宽(0.023 Hz~40 MHz)、信号源分辨率高、波形失真小、全数控型函数信号发生器。具有一定的实用开发价值。

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发表于 2012-10-15 10:23 381次阅读
安捷伦提供GNSS信号产生软件助力伽利略卫星系统...

锁相环在不同领域中的应用汇总

由于锁相环路有上述种种优良的特性,再加上集成锁相环的出现,使锁相环路在电子技术等各个领域获得了广泛的...

发表于 2012-09-21 10:09 649次阅读
锁相环在不同领域中的应用汇总

安捷伦推出最快速的PXI向量信号发生器

安捷伦科技(Agilent Technologies)近日推出全世界最快速的PXI向量信号产生器。A...

发表于 2012-09-07 12:03 761次阅读
安捷伦推出最快速的PXI向量信号发生器

泰克公司推出全新SPG8000同步信号发生器,满...

泰克公司日前宣布,推出SPG8000同步和主时钟基准信号发生器,这是一种将泰克行业领先的同步脉冲发生...

发表于 2012-08-29 15:22 437次阅读
泰克公司推出全新SPG8000同步信号发生器,满...

泰克公司推出价格便宜的高性能信号发生器AFG20...

泰克公司日前宣布,推出AFG2021任意波形/函数发生器,以入门级定价提供高性能信号发生功能。这种新...

发表于 2012-08-08 11:32 657次阅读
泰克公司推出价格便宜的高性能信号发生器AFG20...

基于ML2035低频正弦信号发生器的设计

1 引 言 正弦信号发生器是一种广泛应用的信号源,对它的要求也随着技术的发展越来越高。传统的正弦信号...

发表于 2012-08-03 13:45 997次阅读
基于ML2035低频正弦信号发生器的设计

R&S FSW信号与频谱分析仪提供新选件

2012年6月18日,慕尼黑 - 新型IEEE 802.11ac WLAN标准提供前所未有的1 Gb...

发表于 2012-07-23 11:32 298次阅读
R&S FSW信号与频谱分析仪提供新选件

FPGA典型设计方案精华汇总(一)

信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形,如三角波、锯齿...

发表于 2012-05-30 11:40 3824次阅读
FPGA典型设计方案精华汇总(一)

信号发生器使用攻略

  信号发生器也称信号源,是用来产生振荡信号的一种仪器,为使用者提供需要的稳定、可信的参考信号,并且...

发表于 2012-05-23 11:44 11923次阅读
信号发生器使用攻略

安捷伦推出四款X系列高性能信号发生器

安捷伦科技公司日前宣布推出四款X系列信号发生器,可提供无与伦比的相位噪声、输出功率、ACPR、EVM...

发表于 2012-05-17 10:20 333次阅读
安捷伦推出四款X系列高性能信号发生器

基于AD9851的信号发生器设计

本文通过通用型单片机AT89S52单片机,完成了基于高精度DDS芯片AD9851的正弦波信号发生器的...

发表于 2012-05-02 09:46 5206次阅读
基于AD9851的信号发生器设计

简易多波形信号发生器电路设计

信号发生器在电子实验中作为信号源,通常用得多的是正弦波、三角波、方波以及用作触发信号的脉冲波。本次制...

发表于 2012-02-29 11:08 1660次阅读
简易多波形信号发生器电路设计

XD22A型低频信号发生器

信号发生器是一种能产生正弦波、矩形波及TTL逻辑电平信号的多功能电子仪器,并且其幅值和频率在一定范围...

发表于 2012-02-09 12:03 3409次阅读
XD22A型低频信号发生器

视频信号发生器设计方案

视频信号发生器设计方案除能产生多种数字化视频外,还能灵活更改所产生的视频各项参数,因此视频信号发生器...

发表于 2011-12-28 16:08 718次阅读
视频信号发生器设计方案

CMMB信号发生器性能测试原理

在CMMB性能测试中,信号发生器是关键的测试设备。通过信号发生器可以很方便地产生不同条件配置下的CM...

发表于 2011-12-16 11:44 706次阅读
CMMB信号发生器性能测试原理

艾法斯推出全新S系列数字信号发生器(6GHz)和...

艾法斯将新添两款新型S系列数字信号发生器——SGD的3GHz和6GHz型号,以及新推两款新型矢量信号...

发表于 2011-12-05 10:42 246次阅读
艾法斯推出全新S系列数字信号发生器(6GHz)和...

文氏桥低频信号发生器原理图

这里介绍的两个电路,性能都很好,适合自己动手制作。图中的两只100k的电阻和两只1600pF的电容决...

发表于 2011-10-26 10:41 1963次阅读
文氏桥低频信号发生器原理图

F007组成的低频信号发生器原理图

该电路的特点是稳幅性能好,输出功率大,波形失真小,它是一种比较理想的低频测量信号源。图中,运算放大器...

发表于 2011-10-26 10:13 1534次阅读
F007组成的低频信号发生器原理图

AD9854构成的信号发生电路图

这里采用了AD9854 这款DDS 芯片, 它在300 MHz 时钟驱动下, 按照乃奎斯特采样定律可...

发表于 2011-10-24 11:56 3713次阅读
AD9854构成的信号发生电路图

通用通信信号发生器中的MSK设计

通信信号发生器是电磁环境仿真与模拟、通信系统设计中的重要环节,也是通信与通信对抗系统研究的基本要素。...

发表于 2011-10-14 15:07 695次阅读
通用通信信号发生器中的MSK设计

3L465构成中频信号发生器电路

工作原理:VTl、VT2及有关元件组成多谐振荡器,频率为400Hz左右,用以调制中频信号,音频信号还...

发表于 2011-10-14 14:27 833次阅读
3L465构成中频信号发生器电路

发铃信号发生器原理图

电子发烧友网为大家提供了发铃信号发生器原理图,本站还有其他相关资源,希望对您有所帮助!

发表于 2011-10-12 11:35 385次阅读
发铃信号发生器原理图

稳压管高频信号发生器原理图

利用稳压管的齐纳击穿特性,可以得到频率达数百兆赫的高频信号,其电路如图所示。从输出端V01取出的信号...

发表于 2011-09-30 13:43 1367次阅读
稳压管高频信号发生器原理图

基于FPGA的信号发生器设计

以FPGA 芯片为载体, 通过QuartusII 的LPM_ROM 模块和VHDL 语言为核心设计一...

发表于 2011-09-26 14:05 3564次阅读
基于FPGA的信号发生器设计

基于FPGA的DDS信号发生器设计

函数信号发生器的实现方法通常是采用分立元件或单片专用集成芯片,但其频率不高,稳定性较差,且不易调试,...

发表于 2011-09-19 17:08 17453次阅读
基于FPGA的DDS信号发生器设计

FPGA+MCU实现VGA图象信号发生器

本文设计的基于FPGA的数字图像实时生成系统,可以实现各种数字、文字、彩条、ROM图像信号输出。其图...

发表于 2011-09-19 10:54 2869次阅读
FPGA+MCU实现VGA图象信号发生器

AD9850实现嵌入式信号源设计

该设计采用直接数字频率合成(DDS)技术,使用DDS芯片AD9850与超低功耗的MSP430F149...

发表于 2011-09-15 11:36 1947次阅读
AD9850实现嵌入式信号源设计

455KHz中频信号发生器原理图

电路分成两部分.第一部分是两个晶体管(Q1和Q2)组成的多谐振荡器,产生约500Hz的方波,第二部分...

发表于 2011-09-15 11:04 1394次阅读
455KHz中频信号发生器原理图

陶瓷滤波器制成的中频信号发生器原理图

工作原理:VTl、VT2及有关元件组成多谐振荡器,频率为400Hz左右,用以调制中频信号,音频信号还...

发表于 2011-09-15 10:49 1579次阅读
陶瓷滤波器制成的中频信号发生器原理图

R&S推出创新紧凑型信号发生器SFC

RS SFC紧凑型测试 调制器 提供了这样一种解决方案:支持几乎所有的调制标准,拥有极高的性价比,基...

发表于 2011-09-15 09:51 195次阅读
R&S推出创新紧凑型信号发生器SFC

基于FPGA短波差分跳频信号发生器的设计

本文在介绍差分跳频G函数算法原理基础之上,对短波差分跳频信号发生器进行了基于FPGA的整体系统优化设...

发表于 2011-08-13 15:04 520次阅读
基于FPGA短波差分跳频信号发生器的设计

信号发生器试验用调制器原理图

电子发烧友为大家提供了信号发生器试验用调制器原理图,希望对您有所帮助!本站还有其他相关内容,欢迎浏览...

发表于 2011-07-25 10:14 513次阅读
信号发生器试验用调制器原理图

感应无线位置检测系统设计

引言 感应无线位置检测是通过安装在移动机车上的天线箱中的感应线圈与敷设在地面轨道旁的编码电缆中传输对...

发表于 2011-07-24 11:21 775次阅读
感应无线位置检测系统设计