基于DDS数字频率合成信号发生器的设计课件

项目背景：

信号源是现代电子系统的重要组成部分在通信、测控、导航、雷达、医疗等领域有着广泛的应用，而且信号源作为现代电子产品设计和生产中的重要工具，必须满足高精度、高速度、高分辨率、频率可调等要求。项目背景：1信号源的产生方法有多种(如图1)：传统的RC或LC自激振荡器方式、采用专用IC芯片方式、采用FPGA+D/A、锁相环技术、直接数字频率合成技术等等信号源的产生方法有多种(如图1)：传统的RC或LC自激振荡器2传统的RC或LC自激振荡器方式的信号源组成较繁杂调试较困难，不易实现程控，已不能适应新的要求。采用专用IC芯片构成的信号发生器，其输出信号受外部分立器件参数的影响很大，且输出信号频率不能太高，同时无法实现频率步进调节，不便于扩展较高的使用要求。采用FPGA+D/A可实现正弦信号发生器的设计，同时可实现频率步进调节;但当输出高频信号时，需要高速D/A来配合工作，成本较高。直接数字频率合成的应用，可获得高精度的信号源。目前,频率合成技术是研制信号源的最关键技术。传统的RC或LC自激振荡器方式的信号源组成较繁杂调试较困难3直接数字频率合成技术

(DirectDigitalFrequencySynthesis，DDS)是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。直接数字频率合成技术(DirectDigitalFreq4●一个直接数字频率合成器通常由相位累加器、波形存储ROM、D／A转换器和低通滤波器(LPF)

组成。频率控制字K相位累加器相位地址寄存器正弦查表(ROM)D/ALPF参考信号fcN位S(n)S(t)

DDS基本原理图一典型DDS的原理框图●一个直接数字频率合成器通常由相位累加器、波形存储R5频率控制字K相位累加器相位地址寄存器正弦查表(ROM)D/ALPF参考信号fcN位S(n)S(t)工作过程为:1、根据参考信号fc的时钟脉冲,N位累加器将频率控制字K循环累加，把相加后的结果通过相位寄存器作为取样地址送入波形表。2、波形表根据这个地址值输出相应的波形数据S(n)3、最后经D/A转换和滤波将波形数据转换成所需要的波形。频相位累加器相位地址寄存器正弦查表(ROM)D/ALPF参6在一个系统时钟周期内，正弦信号相位的变化由下式决定：(1)

假定时间间隔以系统时钟周期可得：

(2)

在一个系统时钟周期内，正弦信号相位的变化由下式决定：(1)7把0～2的连续相位量化为0～2N位数字相位，则可以表示为：

(3)根据公式(2)和公式(3)，推算出：(4)把0～2的连续相位量化为0～2N位数字相位，则可以表示为：8输出微处理器AT89S52键盘控制液晶显示DDS信号发生器5阶椭圆滤波器乘法器AD534TLC5615D/A晶振100MHZ电源5V项目系统的结构框图

输出键盘液晶DDS信号发生器5阶椭圆滤波器乘法器TLC5619项目系统硬件原理图

项目系统硬件原理图10项目创新点：1、DDS数字频率合成信号源输出精度高，频率范围宽，频率输出稳定，功耗低，控制方便。2、将DDS芯片AD9850与超低功耗的AT89S52单片机相结合，提出了具有较高性价比和集成度、低功耗的嵌入式信号源设计方法。3、在整体设计中采用软件代替硬件的方法减少了硬件上的设计；4、将液晶1602和AD9850的8位并行数据输入口用同一单片机端口输入，节省了单片机I/O口的资源，便于系统的扩展和升级；项目创新点：11项目成果：1、信号源能够稳定的输出幅值1V、输出频率范围：1Hz～10MHz的正弦波和幅值5V、输出频率范围：1Hz～10MHz的方波，步进值可选，有1HZ、10HZ、100HZ、1KHZ、10KHZ、100KHZ。2、2009年亚太地区机器人大赛，全国十六强,优秀奖,最佳组织奖。3、2009年全国大学生电子设计大赛，全国二等奖，自治区一等奖。4、发表论文《基于AVR微处理器的程控滤波器的设计》，新疆大学学报。5、在校内完成了RC有源滤波器的设计与调试，功率放大器设计与调试，整流、滤波、稳压电路的设计与调试、稳压电源的设计。6、在校外完成"基于PID算法的水温控制器设计"项目。项目成果：12应用前景

可适用于教学实验和科研工作中现在我们实验室使用的信号源都用这个DDS数字频率信号发生器！！应用前景现在我们实验室使用的信号源都用这13制作过程体会滤波器设计方面团队合作方面软硬件调试方面获取所需资料信息分析问题、解决问题能力制作过程体会滤波器设计方面团队