摘要：依据DDS直接数字频率组成技能原理，选用凌阳SPCE061A单片机作为人机界面操控单元和参数构成处理单元，首要以一片AD9851芯片为中心产生频率在10 Hz～30 MHz可调、起伏安稳的正弦波、方波和三角波信号，然后经过一路可控模仿开关(运用AD7502芯片)挑选波形输出。再经过外接键盘按键操控输出频率及频率步进，并经过LCD显现输出波类型、频率及电压起伏。该体系除具有根本函数信号产生器的首要功用外，还可操控输出频率在10 Hz～1 MHz之间改动的波型信号，一起还能够保证输出电平满意Vpp=(0～5 V)±0.1 V。在输出为50 Ω负载的条件下，可完结频率在10 Hz～1 kHz规模内步进10 Hz，在10 kHz～1 MHz规模内步进1 kHz。在实验教学、出产等运用中，有必定的运用和推行价值。
关键词：SPCE061A;DDS技能;AD9851;AD7502
导言
跟着科技的开展，一般功用的单一波形产生器现已越柬越不能满意实践的需求。要完结功用杂乱的及波形多样性的产生器，DDS直接数字频率组成技能运用在信号产生器规划中，相较与传统频率组成器，具有低成本、低功耗、分辨率和快速转化时刻等长处。其间频率分辨率高，体现在输出频点多，可达2个频点(N为相位累加器位数);频率切换速度可达μs量级;可输出宽带正交信号，且输出相位噪声低，对参阅频率源的相位噪声有改进作用。
1 体系规划方案
本体系首要由SPCE061A微处理器模块、LCD液晶显现模块、1×8 LED键盘模组、DDS数字频率组成模块、波形转化模块、起伏操控模块及电源模块等电路模块组成。
体系选用凌阳SPCE061A开发板作为中心处理器材。主单片机首要操控DDS芯片AD9851作业，产生预置频率和相位的正弦信号，输出信号经低通滤波得到纯洁的正弦波，再经电流扩大级高频扩大举高输出电压起伏。本体系选用一路模仿开关AD7802操控正弦波等的输出，并经过键盘模块按键触发操控频率步进。主处理器一起还操控LCD同步显现输出波形频率及起伏巨细。从处理器用于操控峰值检测、自动增益操控等。详细体系框图如图1所示。
1.1 体系硬件规划
1.1.1 SPCE061A单片机操控单元
单片机操控单元是整个体系的中心，经过SPCE061A操控信号产生单元、按键电路、显现电路、波形转化电路及起伏操控电路。
1.1.2 直接数字频率组成模块
AD9851是ADI公司选用先进的DDS技能推出的高集成度DDS频率组成器。本文首要选用SPCE061A操控AD9851频率操控字完结频率组成，并经低通滤波器滤除噪声和杂散信号，终究得到比较纯粹的正弦波信号。一起，调制后的正弦波信号经过主SPCE061A A/D采样后，并行输入改动DDS芯片频率操控字，便可完结调频，根本不需求外围路，且最大频偏可由软件体系恣意更变。经过设置扩大部分反应电阻操控输出电压起伏，并使输出起伏在0～5 V规模内可调。DDS原理图如图2所示。
正弦信号产生电路如图3所示。
1.1.3 正弦波，方波，三角波分时显现模块
该模块选用模仿开关AD7502分时显现正弦波、方波和三角波，AD7502单芯片CMOS双路4通道模仿多路复用器，为可程控模仿开关，它依据2个二进制地址输入和一个使能输入的状况，将2路输出总线切换至8路输入中的2路，功用框图如图4所示。本体系挑选1路信号输出，正弦波、方波、三角波分别由S1、S2、S3输入，OUT1操控其输出，单片机经过操控A0、A1和EN操控3路信号输出。EN=1时，A0A1=00输出为方波，AOAI=01输出为三角波，A0A1=10输出为正弦波。波形产生模块电路如图5所示。
1.1.4 信号扩大模块
由于DDS信号在加负载的情况下，信号的起伏安稳性比较差，所以首要进步DDS信号的负载才能，能够经过电流扩大来完结，然后经往后级电压扩大完结。如图6所示，用电流扩大器OPA2652，再经过高频扩大器THL4001作为后级电压扩大。首要将DDS的输出电流用电流扩大器OPA 2652扩大，进步DDS的负载才能，受高频的影响也就相应地减小，输出电压相对安稳，然后经过THL4001高频运放扩大到达规划要求。
详细电路原理图如图7所示，OPA2652是高增益带宽积电流扩大器，其增益带宽积为700 MHz，最大输出电流为100 mA，满意扩大10 MHz的信号，能够很大极限地进步电路的带负载才能。DDS信号首要经过R5和R6分流，然后进入OPA2652扩大器同相扩大，增益由电位器RF操控。由于是电流扩大，所以OPA2652的典型电路上的电阻值都比较小。在实践电路制造时，理论值49.9 Ω电阻用51 Ω的替代，402 Ω的电阻用两个200 Ω的电阻串联替代，175 Ω的电阻用150 Ω和27Ω的电阻串联替代。为了下降电源热噪声搅扰，电源经过0.1μF和6.8μF的电容接地进行滤波，正负电源之直接0.1μF的去藕%&&&&&%。后级扩大选用单通道、低噪声、增益改动规模接连可调的可控增益扩大器THS4011，增益带宽积带宽为270 MHz，其增益带宽能够到达270 MHZ(±4.5 V～1 5 V供电)，并且在60 MHZ的带宽内频率特性曲线很平整(0.1dB，G=1)。THS4011的衔接办法许多，能够正项输入，也能够负项输入，本体系选用正项输入法，负项经过RC回路接地，下降电路自身的噪声，然后完结信号扩大功用。
1.1.5 起伏操控模块
该模块选用SPCE061A单片机操控正弦波起伏。SPCE061A自带的ADC、DAC无需外部扩展，由AD9851输出的正弦波信号经过信号举高电路进入微处理器进行A/D转化，将模仿信号转化为数字信号送入DAC芯片AD7805，AD7805再将数字信号转化为正弦波输出。人机界面，单片机内部D/A将必定数字信号转化为模仿电流输出，输出的电流信号再经过外部电路转化为电压输出，经过操控AD7805的参阅电压Vref操控正弦波输出起伏。起伏操控电路如图8所示。
1.1.6 键盘与显现模块
键盘是人工干预单片机进行操控的重要手法，能够完结向单片机输入数据、传送指令、切换功用等。此模块SPCE061A首要用于信号收集，并选用凌阳1×8 LED键盘模组，按键操控频率步进及频率挑选。在显现模块上选用128×64 LCD的液晶屏作为波形类别、频率巨细和电压起伏的显现终端，键盘与LCD在单片机运用体系中构成杰出的人机交互界面。
1.1.7 电源电路模块
由于AD9851的作业电压为3.3 V，AD7502的作业电压为15 V，THL4011的作业电压为12 V，所以体系需求多个电源。选用LM317可调三端稳压器输出3.3 V和15 V电压供应DDS芯片及AD7502，用LM7905稳压芯片供给+5 V安稳电压，用LM7812芯片为THL4011供给12 V的安稳作业电压。
1.2 软件规划
体系软件部分首要包含了具有友爱界面的操作菜单、各种信号的设置和操控等。体系首要运用C言语编程，SPCE061A主程序用于操控AD9851频率组成和人机对话操控。40位数据分五次发送，体系以按键方式操控信息输入，单片机在获取按键信息后，依照优先等级规划处理不同的状况，依照如图9所示的程序流程图，对体系进行操控。从单片机程序首要担任波形信号的A/D转化，然后经过7528由主程序操控输出信号电压峰峰值。主次清楚的规划，使层次化程序的通用性与适应性进一步增强。在人机界面上，力求界面的防弹性，做到输入过错的维护，使整个体系的操作非常人性化。
2 测验数据成果与剖析
当接1 kΩ负载时，输出三类波形在不同频率下的电压幅值改动测验成果如表1～3所列。
由以上测验数据看见当带1 kΩ负载时，输出电平幅值除方波外满意起伏Vpp=(0～5 V)±0.1 V，而电压均呈现必定差错。
在输出为50 Ω负载的条件下，对输出信号频率做步进测验，经测验输出电压起伏规模：0.01～6.34 V。彻底满意输出电压峰峰值Vpp=(0～5 V)±0.1 V要求。10 Hz～1 kHz规模内频率步进10 Hz，测验数据成果如表4所列。
在10 kHz～1 MHz规模内步进1 kHz，测验数据如表5所列。
由以上测验成果可知，体系在带负载才能上作用杰出。在输出为50 Ω负载条件下作用显着。且在10 kHz～1 MHz频率规模内体系驱动才能强，且能满意输出电压峰峰值Vpp=(0～5 V)±0.1 V。
由示波器输出波形能够看出，波形洁净、明晰、无任何搅扰。由波形看出，本规划契合功用指标要求，且输出波形滑润，无显着失真。在实践运用中，有必定的运用和推行价值。
