基于dds的正反射光电路设计

基于dds的正反射光电路设计

1系统组成图1显示了系统的框架图。2单元电路设计2.1at29s52功能采用单片机89S52做控制,89S52可以在线编程,与89C51比较,用起来较为方便,内存容量也稍大一些,适合本课题的应用需要。同时At89S52具有看门狗功能,它能增强系统的可靠性。89S52的P0端口连接液晶显示和频率相位控制字输出,P1端口连接键盘输入外部频率,P2端口连接高八位寻址,P3端口用于扩展。2.2数模转换器信号合成DDS技术出现于二十世纪七十年代,它是一种全数字频率合成技术。它完全没有振荡元件和锁相环,而是用一连串数据流经过数模转换器产生出一个预先设定的模拟信号(正弦信号)。它将先进的数字信号处理理论与方法引入信号合成领域,实现了合成信号的频率转换速度与频率准确度之间的统一。它具有相位变换连续、频率转换速度快、频率分辨率极高、相位噪声低、频率稳定度高(取决于所用的参考晶振的稳定度)、集成度高、易于控制等多种优点,是目前设计信号源的优选技术。(1)ad9850简介设计中采用的DDS芯片是AD9850。AD9850是AD公司生产的最高时钟为125MHz的直接频率合成器,主要由可编程DDS系统,高性能模数变换器(DAC)和高速比较器3部分构成,能实现全数字编程控制的频率合成,并具有时钟产生功能。AD9850包含40位频率/相位控制字,可通过并行或串行方式送入器件。这40位控制字中有32位用于频率控制,5位用于相位控制,1位用于掉电(powerdown)控制,2位用于选择工作方式。(2)频率输出计算AD9850的输出频率fout由输入参考时钟和32位频率控制字决定,即其中,△phase是32位频率控制字,fCLK为输入时钟频率。2.3高速电流反馈电路功率放大电路的核心器件采用AD公司的运放AD811。作为输出放大器,AD811是一个宽带高速电流反馈型运算放大器,其小信号带宽达120MHz,电压摆率Sr为2500V/μs,全谐波失真THD为-74dB(10MHz),输出电流达100mA,其短路输出电流可达150mA。2.4mc1498及其u控制AM调制信号:SAM(t)=[A+m(t)]cosωct设计中采用MC1496模拟乘法器实现调制信号与载波的相乘,经滤波后生成AM信号。图2中MC1496芯片引脚1和引脚4接两个51Ω和两个100Ω电阻及51k电位器用来调节输入馈通电压,调偏RP1,有意引入一个直流补偿电压,由于调制电压uΩ与直流补偿电压相串联,相当于给调制信号uΩ叠加了某一直流电压后与载波电压Uc相乘,从而完成普通调幅。如需要产生抑制载波双边带调幅波,则应仔细调节RP1,使MC1496输入端电路平衡。另外,调节RP1也可改变调制系数m。1496芯片引脚2和引脚3之间接有负反馈电阻R3,用来扩展uΩ的输入动态范围。载波电压uc由引脚8输入。MC1496芯片输出端(引脚12)接有一个三极管组成的射随器,来增加电路的带载能力。2.5psk相位选择法二进制PSK信号可以采用相乘器和相位选择器两种方法产生。相乘法即先把单极性的二进制信息(NRZ)通过电平转换变为双极性的信息,再与载波相乘得到2PSK调制信号。相位选择法即用二元基带信号控制载波发生器所发出载波的相位得到2PSK调制信号。二进制PSK(2PSK)调制信号:产生框图(图3):设计中应用FPGA产生NRZ二进制序列码,单片机控制AD9850的5位相位控制字实现2PSK信号。(2)k-b实现二进制ASK信号可以采用模拟法和键控法两种方法产生。模拟法即基带信号形成器把数字序列转换成所需要的单极性基带矩形脉冲序列,与载波相乘后即实现了2ASK。键控法即以数字基带信号为门脉冲来选通载波信号,从而在开关电路输出端得到2ASK信号(图4)。设计中应用FPGA产生数字基带信号,选通100KHz载波信号实现2ASK信号。3软件方案的设计3.1频率控制功能(2)控制AD9850芯片的工作(3)手动设定频率,频率范围为0.02赫兹～20兆赫兹(4)具有振幅键控、相移键控、振幅调制、频率调制、频移键控的功能(5)键盘扫描控制3.2盘问系统的atof代码与a在整个电路中有一个构思非常巧妙的处理,就是频率控制字的处理。首先把键盘扫描码放入一个10位的数组,之后我们仿造C语言的atof通过强制类型转换ulong把整个数组简单快捷整体变化成浮点数,最后用液晶显示出来。4信号输出电压我们对设计的DDS信号源的输出波形进行了测试,本正弦信号发生器可以实现以下功能:(1)正弦波输出频率范围:1Hz～12MHz;(3)输出信号频率稳定度达到10-7;(4)输出电压幅度在频率范围内在50Ω负载电阻上的峰～峰值Vopp=6V±1V;(5)用100MHz示波器观察波形时无明显失真;(6)可以产生1kHz的正弦调制信号,在1MHz～10MHz范围内可以产生调制度ma可在10%～100%之间的AM信号,并且AM信号可以程控调节,步进量