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1、概述随着微电子技术的飞速发展，目前高性能的DD护品不断推出，主要有ADQualcommSciteg和Stanford等公司单片电路。Qualcomn公司推出了DDS系列：Q2220Q2230Q2334Q2240Q2368其中Q2368的时钟频率为130MHz分辨率为0.03Hz;美国AD公司也相继推出了他们的DDS系列：AD59系列；AD983系列；AD9850AD9851可以实现线性调频的AD9852两路正交输出的AD9854；面向测试与测量设备、无线基站以及安全通信设备等应用的AD9912低功耗、低成本的AD9913AD995*系列，具有低功耗，时钟速率400MHz集成的14位DAC片上R
2、AM相位补偿、幅度控制和多芯片同步等功能，AD9951带高速比较器的AD9952带RAM允许非线性相位/频率扫描的AD9953有内置高速比较器、RAM和自动线性频率扫描的AD9954两路直接数字合成器件AD9958四路直接数字合成）器件AD9959以及DDS为核心的QPSK调制器AD9853数字上变频器AD9856和AD9857AD公司的DDS系列产品以其较高的性能价格比，目前得到了极为广泛的应用应用。AD公司DDS芯片选型表型号时钟(MHZDAC(Bits)调节字(bits)电源(V)消耗电流(mA)输岀电流(mA)输出电压(V)时钟倍频比较器I/O接口封装苴/、它AD59305024单(2
3、.3to5.5)8-3.10.8尢尢串TSSOP-20AD5932501024单(2.3to5.5)8-n/an/a是尢串TSSOP-16AD98305032-单(5)6020F尢尢并TQFP-48AD9831单(3.3;3.6;5)41.5尢尢TQFP-48AD9832单(3.3;3.6;5)41.35尢尢TSSOP-16AD983325-2B-单(2.3to5.5);5.53-0.65尢尢MSOP-10AD983475-单(2.3to5.5);8.730.8尢有TSSOP-20AD9835单(5)-40-41.35尢尢TSSOP-16AD98501251032单(3.3;5)96201.5
4、无有并；串SSOP-28AD98511801032单(3;3.3;3.6;5)130201.5是有并;串SSOP-28AD98523001248单(3.3)922201是有旳串LQFP-80AD98543001248单(3.3)1210101是有并;串LQFP-80;TQFP-80AD985810001032多(3.3,5)n/a403.8无无并；串TQFP-ED-100AD98594001032多(1.8,3.3)n/a202.05是无串TQFP-EP-48AD991010001432单(1.8;3.3)n/a200.5是无并；串TQFP/EP-100AD99115001032单(1.8)7
5、3101.8是-串LFCSP-56AD991210001448多(1.8,3.3)394-0.5是有串LFCSP-64AD99132501032单(1.8)63.54.60.8是无并；串LFCSP-VQ-32AD99514001432多(1.8,3.3);单(1.8)n/a102.05是无串TQFP-EP-48AD99524001432多(1.8,3.3);单(1.8)n/a102.05是有串TQFP-EP-48AD99534001432多(1.8,3.3);单(1.8)n/a102.05是无串TQFP-EP-48AD99544001432多(1.8,3.3);单(1.8)n/a102.05是
6、有串TQFP-EP-48AD99564001448多(1.8,3.3)n/a102.3无无串LFCSP-48AD99585001032多(1.8,3.3)105102.3是-串LFCSP-56AD99595001032多(1.8,3.3)180102.3是-串LFCSP-561DDS原理简介直接数字频率合成（DDS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。一个典型的直接数字频率合成器由相位累加器、加法器、波形存储ROMD/A转换器和低通滤波器（LPF）构成。DDS的原理框图如图1所示。累加器图1DDS原理框图频率控制字KN位相位控制字P*参考时钟fc输出其中K为频率控制字、P为相位控
7、制字、fc为参考时钟频率、N为相位累加器的字长、D为RO瞰据位及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作累加，输出的N位二进制码与相位控制字P相加后作为波形ROM勺地址，对波形ROM进行寻址，波形ROM输出D位的幅度码S（n）经D/A转换器变成阶梯波S（t），再经过低通滤波器平滑后就可以得到合成的信号波形。合成的信号波形形状取决于波形ROM中存放的幅度码，因此用DD列以产生任意波形。这里只用DDS实现正弦波的合成作说明介绍：1）频率预置与调节电路K被称为频率控制字，也叫相位增量。DDS方程为f厂fcK/P（f0为输出频率，fc为时钟频率）（1）当K=1时，DDS俞出最低频率（
8、即频率分辨率）为fc/2N，而DDS的最大输出频率由Nyquist采样定理决定，即fc/2，也就是说K的最大值为2N-1。因此，只要N足够大，DDS可以得到很小的频率间隔。要改变DDS的输出频率，只要改变频率控制字K即可。2）相位累加器相位累加器由N位加法器与N位寄存器级联构成。每来一个时钟脉冲fc，加法器将频率控制字K与寄存器输出的累加相位数据相加，再把相加后的结果送至寄存器的数据输入端。寄存器将加法器在上一个时钟作用后所产生的相位数据反馈到加法器的输入端；以使加法器在下一个时钟作用下继续与频率控制字进行相加。这样，相位累加器在时钟的作用下，进行相位累加。当相位累加器溢出时，就完成了一个周期
9、的动作。3) 控制相位的加法器通过改变相位控制字P可以控制输出信号的相位参量。令相位加法器的字长为N,当相位控制字由0跃变到P(PM0)时，波形存储器的输入为相位累加器的输出与相位控制字P之和，因而其输出的幅度编码相位会增加P/2n，从而使最后的输出的信号产生相移。4) 波形存储器用相位累加器输出的数据作为波形存储器的取样地址，进行波形的相位-幅值转换，即可在给定的时间上确定输出波形的抽样幅值。N位的寻址ROM相当于0360的正弦信号离散成具有2N个样值的序列，若波形ROMtD位数据位,则2“个样值的幅值以D位二进制数值固化在ROM中，按照地址的不同可以输出相应的正弦信号的幅值。5) D/A转
10、换器D/A转换器的作用是把合成的正弦波数字量转换成模拟量。正弦幅度量化序列S(n)经D/A转换后变成了包络为正弦波的阶梯波S(t)。需要注意的是，频率合成器对D/A转换器的分辨率有一定的要求，D/A转换器的分辨率越高，合成的正弦S(t)台阶数就越多，输出的波形的精度也越高。6) 低通滤波器对D/A输出的阶梯波S(t)进行频谱分析，可知S(t)中除了主频f。外，还存在分布在fc,2fc两边土fo处的非谐波分量，幅值包络为辛格函数。因此，为了取出主频fo，必须在D/A转换器的输出端接入截止频率为仁/2的低通滤波器。2DDS技术的特点DDS技术之所以具有如此广阔的发展应用前景，是与DDS技术的特点分
11、不开的。与直接式频率合成(DS)、间接式频率合成(PLL)相比，直接数字频率合成具有下述优点。1) 频率切换时间短：DDS的频率转换可以近似认为是即时的，这是因为它的相位序列在时间上是离散的，在频率控制字K改变以后，要经一个时钟周期之后才能按照新的相位增量累加，所以也可以说它的频率转换时间就是频率控制字的传输时间，即一个时钟周期Tc/fcik。如果fcik=i0M转换时间即为1OOns,当时钟频率进一步提高，转换时间将会更短，但再短也不能少于数门电路的延迟时间。目前，集成DDS产品的频率转换时间可达10ns的量级，这是目前常用的锁相频率合成技术无法做到的。2）频率分辨率高：DDS勺最小频率步进
12、量就是它的最低输出频率，即虫f0=f0min=fclk/M=fcik/2（2）可见只要累加器有足够的字长，实现非常精密的分辨率没有多大的困难。例如可以实现Hz、mHz甚至NHZ的频率分辨率，而传统的频率合成技术要实现这样的频率分辨率十分困难，甚至是不可能的。3）相位变化连续：DDS改变输出频率实际上改变的是每次的相位增量，即改变相位的增长速度。当频率控制字改变后，它是在已有的积累相位上，再每次累加，相位函数的曲线是连续的，只是在改变频率的瞬间其斜率发生了突变，因而保持了输出信号相位的连续性。这在很多对频率合成器的相位要求比较严格的场合非常有用。4）具有低相位噪声和低漂移：DDS系统中合成信号的
13、频率稳定度直接由参考源的频率稳定度决定，合成信号的相位噪声与参考源的相位噪声相同。而在大多数DDS系统应用中，一般由固定的晶振来产生基准频率，所以其具有极好的相位噪声和漂移特性。5）易于集成、易于调整：DDS中除了DAC和滤波器之外，几乎所有的部件都属于数字信号处理器件，不需要任何调整。当然DDS技术也有其不可避免的缺点。女口：信号杂散比较丰富、输出信号的频带受限等，而这需要在算法或工艺上作进一步改进。下面对AD9851的有关性能予以介绍。AD9851由高速DDS电路、数据输入寄存器、频率相位数据寄存器、高速D/A转换和比较器组成，内部结构如图3.5所示。串行并行输入输入图3.5AD9851内部结构图其中，高速DDS电路又由32位相位累加器和正弦查询表组成。正弦查询表内存储了一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中0360范围的一个相位点。每送入一个时钟脉冲信号，查询表就把形成的地址信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动D/A转换器输出模拟量。AD9851系统时钟的最高频率可以达到180MHz为了提高系统的电磁兼容能力，AD9851内部集成了一个6倍频器，若外部接入的参考频率选用20MHz则经过AD9851内部6倍频后，系统时钟的频率相当于120MHz由频率合成公式可计算出，在此频率下
