精确控制DDS输出信号幅度的一种新方法

     DDS技术作为一种先进的直接数字频率合成技术，用数字控制的方法从一个频率基准源产生多种频率，具有高可靠性、高集成度、高频率分辨率及频率变化快、控制灵活等特点，在通信与仪表领域得到了广泛的应用。

       采用DDS芯片制作的信号源，输出信号的频率和幅度都可由微机来精确控制，调节非常方便，常用的幅度调节方法是在DDS输出端加数字增益控制电路，或者通过改变DAC的参考电压或编程电阻来实现。本文介绍一种新的幅度控制方法，通过控制DDS的DAC满刻度电流的大小来实现对输出幅度的调节，能够保证DDS的无杂散动态输出范围（SFDR）指标，而且控制手段更直接、更精确、更灵活。

         系统硬件设计与实现

         1 总体结构

　　系统主要由三部分组成：单片机系统，DDS信号产生与滤波部分，幅度控制部分。系统结构如图1所示。单片机采用AT89C52，作为控制中心，它负责DDS的信号产生和频率刷新，同时输出幅度控制信号调节D/A转换器的输出电压，进而实现对DDS输出信号幅度的灵敏调节。

        DDS芯片采用美国ADI公司的AD9830。AD9830是一种完整的DDS（complete-DDS）芯片，内部集成了10位的D/A转换器，采用差分形式输出，可配置成单端输出。其SFDR指标高达72dB，采样速率50MHz，最高输出频率可达25MHz。片内还集成两个频率寄存器和四个相位寄存器，可方便地应用于数字调制，实现FSK、QPSK和GMSK等多种调制功能。

　　DDS输出幅度的控制有多种方法，最传统的方法是在DDS输出端加数字增益控制电路，此外，也可以通过改变DAC的参考电压或编程电阻来实现。AD9830的47脚（FSADJUST）是其DAC满刻度输出电流调整端，通常的用法是在该脚和地之间接一个编程电阻RSET，改变RSET的大小即可以调节AD9830的输出信号幅度，但这种方法可操作性较差，控制精度也不高。通过分析和实验，我们发现，改变RSET的实质就是改变FSADJUST支路电流，改变FSADJUST支路电流也就能调节DDS的输出信号幅度。因而提出了这种新的控制方法。

　　DDS输出幅度控制部分主要包括一个12位的D/A转换器AD7531和运算放大器TL071，通过这部分电路控制AD9830的DAC满刻度电流的大小，达到改变AD9830的IOUT输出电流的目的，进而实现对输出信号幅度的精确控制。

       2 硬件电路及接口设计

       由于AD9830的输入数据线为16根，需要对单片机的数据线进行扩展。将单片机的P0口作为数据总线口，分时输入到两片8D触发器74HC574中，两片74HC574的时钟信号Latch1和Latch2分别由单片机P1口的P1.4、 P1.5提供，这样实现了数据线由8位到16位的扩展。

　　单片机P1口的低4位分别控制AD9830的频率寄存器选择信号FSELECT、复位信号RESET和相位寄存器选择输入信号PSEL0、PSEL1。P2口的低3位作为地址总线，与AD9830的A0～A2相连。复用端口P3的P3.6用作AD9830的写信号WR。

　　为满足D/A转换器AD7531的12位分辨率要求，采用一片74HC175和一片74HC377实现数据由8位到12位的扩展，74HC175和74HC377的时钟信号分别由单片机P1口的P1.6、P1.7控制。
　　

       D/A转换器AD7531的参考电压由AD9830的REFOUT输出提供，为高稳定的1.21V。
　　

       单片机通过缓冲器送12位数据到AD7531，经D/A转换输出控制电压到运放TL071，经放大后输出到AD9830的47脚（即　　FSADJUST端），改变AD7531的控制电压即改变了AD9830的DAC满刻度电流的大小，也就改变了AD9830的IOUT输出电流的大小，因此实现了对DDS输出信号幅度的精确控制。

 

[1]  

【责编:Luzi】

--------------------next---------------------