精确控制DDS幅度的方法

1、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

2、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。图1系统硬件结构图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SFD咫旨标高达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FSKQPSKf口GMS

3、K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，止匕外，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勺大小即可以调节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勺实质就是改变FSADJUST：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

4、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系统的硬件电路如图2所示。图2硬件电路图由于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Latchl和Latch2分另U由单片机P1口的P14P1.5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FSELEC、T复位信号RESE下口相位寄存

5、器选择输入信号PSEL0PSEL1P2口的低3位作为地址总线，与AD9830的A0A2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位至2位的扩展，74HC175和74HC377的时钟信号分另由单片机P1口的P1.6、P1.7控制。D/A转换器AD7531的参考电压由AD9830的REFOU喻出提供，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FSADJUS端），改变AD7531

6、的控制电压即改变了AD9830的DAC满亥ij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。软件设计软件部分采用C语言设计，主要包括DDS控制子程序和幅度控制子程序。DDS控制子程序完成对AD9830工作状态、工作模式和频率参数的设置，将单片机送来的数据写入片内相应的寄存器，控制信号的产生。幅度控制子程序主要通过计算，往D/A转换器AD7531中置入适当的幅度控制字，完成对DDS输出信号幅度的精确和灵活控制。图3为主程序流程图，该流程没有涉及调频和调相功能。图3主程序流程图调试与实验结果在实际制作和调试中，采用四层印制版，中间两层分别为

7、模拟地和数字地，以加强屏蔽并有利于电源的滤波，在AD9830和AD7531的每个电源端，都采用0.1肝高频电容滤波，同时注意印刷板合理走线，AD9830的数字地和模拟地分离，且汇总到金属机壳的一点上，以降低数字部分的干扰，保证系统的噪声和杂散性能。在幅度调整电路中，电阻R1起到减少漂移的作用，不可或缺。R4是限流电阻，一般取1kQ,同时要注意TL071的电压输出值VDC不能过大，以保证AD9830的DAC满刻度输出电流IOUT不超过最大值21mA,VDC和IOUT满足以下关系：IOUT=16X(1.21-VDC)/R4实验中，我们用Agilent83620A作为DDS的参考时钟，驱动AD9830产生频率为1kHz10MHz的正弦信号，用HP8592E频谱仪测量输出，幅度调节步进量在0.11dB之间变化时，信号频谱质量无变化，无杂散动态输出范围达