基于DDS数字频率合成信号发生器的设计
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器基于DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字合成)的低频信号发生器是一种高精度、灵活性高的信号发生器,可以产生各种低频信号。
本文将从DDS的基本原理、低频信号发生器的设计和实现等方面展开论述。
一、DDS的基本原理DDS是一种通过数字计算产生连续、离散或混合信号的方法。
它将频率和相位信息编码为数字信号,通过数字计算来生成输出信号。
DDS的基本原理如下:1.预存储波形数据:DDS使用查表法将波形数据存储在一个固定的存储器中,例如RAM或ROM中。
每个存储地址对应一个波形振幅值。
2.相位累加器:DDS通过一个相位累加器来产生实时的相位信息。
相位累加器是一个计数器,每个时钟周期增加一个固定的值,该值称为相位增量。
相位累加器产生的相位信息表示了所需输出的信号的相位。
3.数字到模拟转换:相位累加器输出的相位信息经过数字到模拟转换,即将相位信息转换为模拟信号。
这一步可以通过查表法,将相位信息作为地址,从查表的波形存储器中读取波形振幅值,然后通过D/A转换器将波形振幅值转换为模拟信号。
二、低频信号发生器的设计1.频率控制:低频信号发生器需要具备广泛的频率覆盖范围,并能够精确地调节频率。
为了实现这一点,可以使用一个可编程的数字控制单元,比如微控制器或FPGA来控制DDS的相位增量。
通过改变相位增量的大小,可以控制DDS的输出频率。
2.模拟输出滤波:DDS输出的信号是由一串数字零、一和正负极性组成的脉冲串,需要通过模拟输出滤波器进行滤波,以获取平滑的模拟输出信号。
滤波器可以选择低通滤波器或带通滤波器,以滤除高频噪声和杂散成分。
3.波形选择:DDS可以通过选择合适的波形数据来生成多种形状的输出波形,包括正弦、方波、锯齿波等。
在波形存储器中存储不同的波形数据,并通过用户界面或外部接口控制波形的选择。
三、低频信号发生器的实现低频信号发生器的实现可以采用数字电路、模拟电路或数字电路与模拟电路的组合。
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS(直接数字频率合成)信号发生器是一种数字技术制造高质量频率合成信号的装备。
本文将介绍DDS信号发生器的设计原理、关键技术和性能评估。
一、设计原理:DDS信号发生器的设计原理基于数字频率合成技术,其核心是数字信号处理器(DSP)和数字锁相环(PLL)。
DDS信号发生器通过频率控制字(FTW)和相位控制字(PTW)控制DDS芯片的输出频率、波形和相位。
在DDS芯片中,数字频率合成器通过数模转换器将较高的待合成信号转换为模拟信号,进而通过滤波器、放大器等模拟电路产生高质量的输出信号。
二、关键技术:1.高精度的频率合成:DDS信号发生器需要具备高精度的频率合成能力。
此需求需要DDS芯片具备较高的分辨率和较低的相位噪声。
分辨率是DDS芯片产生频率变化最小步进的能力,通常用位数来表示。
较高的分辨率可以确保DDS信号发生器输出的频率表现更加连续平滑。
相位噪声则与DDS芯片的时钟抖动、量化噪声等因素有关,较低的相位噪声能够保证信号在频谱中的纯净度。
2.高动态范围的输出:DDS信号发生器通常需要提供广泛的频率范围和大范围内的输出功率调节。
此需求需要DDS芯片具备高动态范围的输出能力。
动态范围包括频率动态范围和幅度动态范围。
频率动态范围是指DDS信号发生器能够合成的频率范围,幅度动态范围则指DDS信号发生器能够调节的输出功率范围。
通过优化DDS芯片的设计,可以提高输出的动态范围。
3.高速的输出信号更新:DDS信号发生器需要具备快速更新输出信号的能力。
通常,DDS芯片具备更高的时钟频率和更大的内存储存能力可以实现更高的输出信号更新速率。
高速更新输出信号可以保证DDS信号发生器能够满足实时调节信号的需求。
三、性能评估:DDS信号发生器的性能评估包括频率稳定度、相位噪声、调制信号质量等几个方面。
频率稳定度是指DDS信号发生器输出频率的稳定性,通常通过测量短期和长期的频率漂移来评估。
相位噪声则是度量DDS信号发生器输出信号相位纯净度的参数,使用杂散频谱测量方法和相位噪声密度谱评估。
基于DDS技术的双路全控信号发生器设计
基于DDS技术的双路全控信号发生器设计【摘要】本文介绍了一种基于直接数字频率合成(DDS)技术的双路全控高精度信号发生器的设计。
通过单片机STC89C52RC对2片DDS芯片AD9850进行数字控制,产生两路频率可在1-100 KHZ内连续可调,且相位可依次可调相差11.25°倍数的正弦波。
文中详细介绍该全控信号发生器的工作原理与组成,并给出硬件电路设计图和程序流程及实验波形图。
【关键词】单片机;AD9850;双路全控直接数学频率合成技术(DDS)是一种运用数字控制方法来实现由标准参考频率源来合成多种高稳定度和准确度的频率源的技术,在现代电子测量、通信技术、电力电子控制等领域得到广泛应用。
该技术与模拟频率信号源相比具有频率转换速度快、分辨率高、合成范围宽、频率与相位连续可调、可灵活产生多种信号及在多种变换时也能保持相位连续性等优点。
本文以DDS芯片AD9850设计一种可编程序双路全控信号发生器,通过外设按键可方便调频、调相位,可用于要求高精度、频率与相位可变的复杂信号源的现代电子测量、通信系统、教学实验等场合[1,2]。
1.系统设计方案本文提出采用DDS技术设计全数控信号发生器的方案,根据输出信号波形类型可实现输出信号幅度可设置、频率可数控和输出频率宽等要求。
总体结构如图1所示,通过单片机实现对AD9850芯片的32位频率位以及5位相位位的控制,再经放大滤波输出,进而实现对信号幅值、频率、相位的全数字控制。
2.AD9850芯片简介AD9850的详细说明可参照参考文献[3],现将AD9850芯片的频率控制与相位控制的具体计算方法说明如下:2.1 控制字与控制时序AD9850的频率/相位控制字共40位,其中32位为频率调整字,5位为相位控制字,2位为工厂测试控制和1位为电源休眠控制,应用中将1位电源休眠控制、两位工作方式控制字设置为“000”。
需要注意的是,AD9850芯片的频率/相位控制字装载方式可分为并行与串行两种,串行、并行数据格式与时序图如图2、图3所示。
基于单片机制作高频DDS信号发生器
基于单片机制作高频DDS信号发生器在现代科学和电子技术的不断进步下,数字信号发生器(DDS)已经成为了频率控制和生成的重要工具。
尤其是高频DDS信号发生器,其在雷达、通信、电子对抗等领域的应用具有不可替代的地位。
本文将介绍如何使用单片机制作高频DDS信号发生器。
一、DDS技术概述DDS,全称Direct Digital Synthesizer,即直接数字合成器,其工作原理是将数字信号通过数模转换器(DAC)转换成模拟信号。
DDS 技术的核心是相位累加器,它将输入的数字信号的相位进行累加,从而生成新的频率信号。
二、硬件设计1、单片机选择:本设计选用具有高速、低功耗、高集成度的单片机,如STM32F4系列。
2、频率控制字:通过设置频率控制字(FCW),可以控制输出信号的频率。
频率控制字由一个16位二进制数组成,表示了相位累加的步进大小。
3、存储器:使用Flash存储器存储预设的频率波形数据。
4、DAC:数模转换器将存储器中的波形数据转换成模拟信号。
本设计选用具有高分辨率、低噪声、低失真的DAC芯片。
5、滤波器:使用LC滤波器对DAC转换后的信号进行滤波,以得到更加纯净的信号。
三、软件设计1、相位累加器:相位累加器是DDS的核心,它将输入的数字信号的相位进行累加,从而生成新的频率信号。
2、波形查找表:将所需的波形数据存储在波形查找表中,通过查表的方式获取波形数据,可以大大提高DDS的工作效率。
3、控制逻辑:控制逻辑负责处理输入的控制信号,如启动、停止、频率控制字等。
4、通信接口:为了方便远程控制,需要设计通信接口,如SPI、I2C 等。
四、性能测试1、频率范围:测试DDS输出信号的频率范围是否满足设计要求。
2、频率分辨率:测试DDS输出信号的频率分辨率是否达到设计要求。
3、信号质量:测试DDS输出信号的信噪比、失真度等指标是否满足设计要求。
4、稳定性:长时间运行后,测试DDS输出信号的频率是否稳定。
5、远程控制:测试通信接口是否正常工作,可以通过计算机或者其他控制器对DDS进行远程控制。
基于DDS技术实现的频率可跳变的频率合成器设计
基于DDS技术实现的频率可跳变的频率合成器设计目录摘要 IAbstract. II第一章绪论 11.1 频率合成的概念极其发展 11.2 频率合成的主要技术指标 21.3 DDS技术在国内外研究状况及其发展趋势 61.4 课题主要研究内容 82.1 DDS的基本工作原理 92.2 DDS的主要特点 10第三章 DDS系统介绍芯片 143.1 AD9852的内部结构及主要特点 143.2 AD9852的引脚说明 163.3 AD9852工作方式及编程控制 183.3.1 AD9852的工作模式 18第四章频率合成器设计方案 234.1 主要设计 234.2 系统描述 234.3 器件与电路的选择和设计 244.4 硬件部分 304.5 软件部分 31结束语 35参考文献 37致谢 38附录 39基于DDS技术实现的频率可跳变的频率合成器摘要:直接数字频率合成(DDS)是一种以固定的精确时钟源为基准,利用数字处理模块产生频率和相位均可调的输出信号的技术。
本文在以美国ADI公司的DDS 芯片AD9852和ATEML公司的AT89C51为核心部件来给出一款频率合成器的设计方案。
用户通过拨码开关输入所需频率信号的数据,利用单片机寻址相应的频率控制字,输入DDS芯片内核,通过改变调用ROM表中频率控制字的地址,来实现输出频率跳变的目的,同时在DDS输出端增加一个低通滤波器和放大器,可达到抑制杂散同时对输出信号进行放大,最终得到所要求的输出波形。
本系统主要由单片机控制模块、逻辑电平转换控制模块、频率合成模块和低通滤波模块组成。
DDS频率合成器工作稳定,易于实现,输出频率分辨率高,相位连续,相位噪声小可以满足人们不断提高的要求。
关键词:直接数字频率合成;AD9852;AT89C51Design of Frequency Synthesizer with Frequency-Hopping Based on DDS TechnologyAbstract:Direct digital synthesis(DDS) is a technique for using digital data processing blocks as a means to generate a frequency- andphase-tunable output signal referenced to a fixed-frequency precision clock source. This paper in as the core part produces a section frequency synthesizer take American ADI Corporations DDS chip AD9852 and ATEML Corporations AT89C51the design proposal. user can input the frequency data through a dial switch. Microcontroller read the relevant value of the frequency tuning word (FTW) form in the ROM table which assigns in advance and input it to the DDS chip by parallel feeds method. It achieves the goal of outputing the signal frequency-hopping through changing the transfer address of the frequency tuning word in ROM table. Aadding a low-pass filter and an amplifier on the output port, may suppress the Spurious Noise but enlarge the output signal at the same time. Finally obtains the output wave shape which requests.The system mainly consists of microcontrolle control module, logical level transformation module, frequency synthesis module and the low-pass filter module. DDS frequency synthesizer work stable and is easy to realize, Its output frequency resolution high, phase continual, the phase noise is small may satisfy the request which the people unceasingly enhances.Keywords: DDS;AD9852;AT89C51第一章绪论1.1 频率合成的概念极其发展现在的战争从根本上就是敌我双方高科技的较量,电子战在一场现代化战争中已是重要的组成部分。
DDS信号发生器设计和实现
DDS信号发生器设计和实现一、引言DDS(Direct Digital Synthesis)是一种基于数字信号处理技术的信号发生器设计方法。
DDS信号发生器是通过数字的方式直接生成模拟信号,相比传统的方法,具有频率稳定、调制灵活、抗干扰能力强等优势,广泛应用于频率合成、通信系统测试、医疗设备、雷达系统等领域。
本文将介绍DDS信号发生器的设计和实现。
二、DDS信号发生器的原理1.相位累加器:负责生成一个连续增加的相位角,通常以一个固定精度的二进制数表示。
2.频率控制器:用于控制相位累加器的相位角速度,从而控制信号的频率。
3.数字到模拟转换器:将相位累加器的输出转换为模拟信号。
4.系统时钟:提供时钟信号给相位累加器和频率控制器。
三、DDS信号发生器的设计步骤1.确定要生成的信号的频率范围和精度需求。
2. 选择适合的数字信号处理器或FPGA进行设计。
常用的DSP芯片有AD9910、AD9858等,FPGA则可选择Xilinx、Altera等厂商的产品。
3.根据需求设计相位累加器和频率控制器,相位累加器的位数和频率控制器的速度决定了信号的精度。
4.确定数字到模拟转换器的采样率和分辨率,选择合适的D/A转换芯片。
5. 编写控制程序和信号生成算法,包括相位累加器和频率控制器的控制。
可以使用C语言、Verilog HDL等进行编程。
6.进行硬件的布局和连线,将各个组件按照设计要求进行连接。
7.进行电源和接地的设计,确保稳定的供电和减少噪声干扰。
8.进行数字信号处理器或FPGA的编程,烧录控制程序。
9.进行信号输出测试,调整参数和算法,确保生成的信号符合要求。
10.编写使用说明书和性能测试报告,并对信号发生器进行完整性和可靠性测试。
四、DDS信号发生器的实现案例以实现一个简单的正弦信号发生器为例,介绍DDS信号发生器的实现过程。
1.确定生成的正弦信号范围为1Hz~10kHz,精度为0.1Hz。
2. 选择Xilinx的FPGA芯片,根据需要设计12位的相位累加器和24位的频率控制器。
基于单片机DDS信号发生器的硬件设计
基于单片机DDS信号发生器的硬件设计单片机DDS信号发生器是一种利用数字直接频率合成技术(Direct Digital Synthesis, DDS)来生成高精度信号波形的设备。
它通过调用存储在单片机中的频率、幅度和相位数据,实时更新波形,从而实现高速、高分辨率和低失真的信号发生器功能。
在本文中,将简要介绍单片机DDS信号发生器的设计流程以及其硬件实现。
设计流程:1.确定需求和规格:首先需要明确所需信号的频率范围、分辨率、输出幅度和失真要求等基本参数,以确定设计的方向和重点。
2.硬件选型:根据需求确定适合的单片机型号和外围器件,如振荡器、滤波器、放大器等。
3.硬件连接:根据单片机的引脚功能和外部器件的连接方式设计电路图,将各模块连接起来。
4.编程开发:编写单片机控制程序,实现DDS算法和信号波形生成,并将其烧录到单片机中。
5.调试和优化:通过实际调试和测试,不断优化硬件和软件设计,使其符合设计要求。
硬件实现:1.单片机选择:选择一款适合的高性能单片机作为控制核心,如STM32系列、PIC系列等,具有较高的计算性能和丰富的功能模块。
2.时钟源部分:基于晶振或者DDS芯片提供的时钟信号作为主时钟源,保证信号发生器稳定输出。
3.数字与模拟部分:DDS信号发生器的核心是DDS芯片,它与单片机通过SPI接口通信,实现信号波形的生成和调试。
4.输出功率放大器:将DDS芯片输出的信号通过功率放大器放大至所需的幅度,以驱动外部电路工作。
5.滤波器设计:为了消除输出信号中的高次谐波和噪声干扰,需要设计合适的低通滤波器,保证输出信号的纯净度和稳定性。
6.电源管理:为各个模块提供稳定可靠的电源,充分考虑信号发生器的功耗和稳定性要求。
7.外部控制:设计合适的用户接口和控制按钮,方便用户操作和调节信号波形的参数。
总结:单片机DDS信号发生器的硬件设计涉及到信号生成、时钟同步、数字模拟转换、输出功率放大和滤波等多个方面,需要综合考虑各个模块的性能和需求,以实现高质量、高稳定性的信号输出。
基于DDS技术的正弦信号发生器设计
中图分类号:T N710 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)01-0014-03基于DDS 技术的正弦信号发生器设计施羽暇1,吕 威2,李一晨1(1.哈尔滨工程大学信息与通信学院,哈尔滨150001; 2.中国联通黑龙江省分公司,哈尔滨150001)摘 要:介绍了基于直接数字频率合成技术(DDS )的正弦信号发生器的工作原理、系统结构及软、硬件设计,它采用AD9850为核心芯片,测试结果表明系统具有高频率稳定性的主要特点。
输出信号稳定不失真,控制灵活,具有广泛的实际应用前景。
关键词:DDS ;正弦信号发生器;AD9850Design of sine w ave generator based on DDS technologySHI Y u 2xia 1,LV Wei 2,LI Y i 2chen1(1.College of I nform ation and Communication E ngineering ,H arbin E ngineering U niversity ,H arbin 150001,China ;2.H eilongjiang B ranch ,China U nicom ,H arbin 150001,China )Abstract :This paper introduces the basic principle of DDS technology ,presents the features and the perfor 2mance of a sine wave generator based on AD9850with such advantages as high frequency res olution and high precision.The output is easy to control ,has high reality and it has wide application in the future.K ey w ords :DDS ;sine wave generator ;AD98500 引言近年来,直接数字频率合成器(Direct Digital Fre 2quency Synthesis 简称DDS 或DDFS )有着飞速的发展,它具有相对带宽、频率分辨率高、频率转换时间短、控制灵活和全数字化的优点,并且成本低,功耗小。
基于dds技术的信号发生器的设计与实现
文章标题:基于S技术的信号发生器的设计与实现一、引言在电子通信和信号处理领域,信号发生器是一种常见的设备,用于产生各种类型的信号波形,包括正弦波、方波、三角波等。
基于直接数字合成(S)技术的信号发生器在现代电子设备中越来越受到重视,因为它具有频率稳定性高、频率分辨率高、频率和相位调制灵活等优点。
本文将围绕基于S技术的信号发生器的设计和实现展开讨论。
二、S技术的基本原理S技术是一种通过数字方式直接合成信号的技术,其基本原理是利用数字信号处理器(DSP)生成离散时间信号序列,再通过数模转换器将其转换为模拟信号输出。
S技术的核心在于其通过累加相位增量的方式来实现信号的频率合成,因此频率分辨率高,相位调制灵活,并且可以实现快速切换频率和相位。
三、基于S技术的信号发生器的硬件设计1. 时钟模块:基于S技术的信号发生器的时钟模块需要具有极高的稳定性和精度,以确保合成信号的频率稳定性和精度。
2. 数字信号处理模块:数字信号处理模块是实现基于S技术的信号发生器的关键,它需要具有高速的计算能力和精确的相位累加器,以实现频率和相位的精确合成。
3. 数模转换模块:数模转换模块将数字信号处理模块生成的数字信号转换为模拟信号输出,需要具有高精度和低失真的特性。
四、基于S技术的信号发生器的软件设计1. 频率和相位控制算法:基于S技术的信号发生器的软件设计需要包括频率和相位控制算法,以实现对合成信号频率和相位的灵活调节。
2. 用户界面设计:为了方便用户操作和监控合成信号的参数,基于S技术的信号发生器的软件设计还需要包括用户界面设计,以实现对信号发生器的参数设置和监控。
五、基于S技术的信号发生器的实现基于S技术的信号发生器的实现需要在硬件和软件两方面充分考虑,确保其在频率稳定性、频率分辨率和相位调制灵活性等方面具有优秀的性能。
在实际应用中还需要考虑其输出功率、谐波失真等参数,以满足不同场景的需求。
六、个人观点与展望基于S技术的信号发生器在现代电子领域中具有广泛的应用前景,其高稳定性、高频率分辨率和灵活的相位调制特性,使其在通信、雷达、医疗等领域都有着重要的地位。
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器低频信号发生器是一种能够产生低频电信号的设备,广泛应用于电子、通信、声学等领域的实验、测试和调试中。
在设计低频信号发生器时,基于DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字合成)的原理,可以有效地生成稳定、精确的低频信号。
DDS基本原理:DDS是一种采用数字技术直接产生波形信号的技术,其基本原理是利用数字计算机和其它逻辑电路将高稳定度的时钟信号分频,通过DAC(数字模拟转换器)输出相应的模拟信号。
具体步骤如下:1.频率和相位累加器:DDS中的关键元件是频率和相位累加器。
频率累加器根据输入的控制字频率,以固定的速度递增或递减,并产生一个周期范围内的数字相位输出。
相位累加器则将相位信息输出给DAC。
2.正弦波表:DDS中会预先存储一个周期范围内的正弦波表。
相位输出经过插值之后,会得到一个数值,然后该数值通过正弦波表查表,得到该相位上的正弦波取样值。
3.插值滤波器:DDS通常采用插值滤波器对正弦波表输出进行低通滤波,以去除高频噪声成分。
1.选择合适的时钟源和DDS芯片:首先需要选择一个高稳定度的时钟源,如TCXO(温度补偿型晶体振荡器)。
然后选择合适的DDS芯片,如AD9850或AD9833,这些芯片已经有成熟的设计方案和丰富的技术资料。
2.建立控制电路:根据DDS芯片的规格书和应用电路设计指南,使用微控制器或PLC实现控制电路。
该电路应能够控制频率、相位和幅度等参数,并能与外部设备进行交互。
3.数字信号处理:在设计中,需要进行一系列的数字信号处理,包括频率累加器和相位累加器的递增或递减实现,正弦波表查表的插值运算,以及插值滤波器的设计和滤波处理等。
4.输出电路设计:输出电路应采用高精度DAC进行数字模拟转换,并根据设计要求进行滤波和放大等处理,以产生稳定、精确的低频信号。
5.整体系统测试与调试:完成设计后,需要对整个系统进行全面测试和调试,包括频率范围测试、频率精度测试、稳定度测试、波形畸变测试等。
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现_毕业设计(论文)
毕业设计设计题目:基于DDS技术的信号发生器的设计与实现基于DDS技术的信号发生器的设计与实现摘要DDS是直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer)的英文缩写。
与传统的频率合成器相比,DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点,广泛使用在电信与电子仪器领域,是实现设备全数字化的一个关键技术。
本设计采用单片机为核心处理器,利用键盘输入信号的参数,控制DDS的AD9850模块产生信号,信号的参数在LCD1602上显示,完成正弦信号和方波信号的输出,用示波器输出验证。
DDS是一种全数字化的频率合成器,由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。
时钟频率给定后,输出信号的频率取决于频率控制字,频率分辨率取决于累加器位数,相位分辨率取决于ROM的地址线位数,幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。
与传统的频率合成方法相比,DDS合成信号具有频率切换时间短、频率分辨率高、相位变化连续等诸多优点。
使用单片机灵活的控制能力与AD9850的高性能、高集成度相结合,可以克服传统DDS设计中的不足,从而设计开发出性能优良的信号发生器系统。
关键词:单片机直接数字频率合成AD9850 DDSDesign and Implementation of the SignalGenerator Based on DDS TechnologyAbstractDDS is Direct Digital frequency Synthesizer (Direct Digital Synthesizer) English abbreviations. Compared with the traditional frequency synthesizer, with low cost, DDS low power consumption, high resolution and fast converting speed time and so on, widely used in telecommunications and electronic instruments field, is to realize equipment full digital a key technology.This design uses the single chip processor as the core, using a keyboard input signal parameters, control of DDS AD9850 module produce signals, the signal parameters in LCD1602 show that the complete sine signal and square wave signal output, the output with an oscilloscope validation.DDS is A full digital frequency synthesizer, by phase accumulators, waveform ROM, D/A converter and low pass filter composition. The clock frequency after A given, the output depends on the frequency of the signal frequency control word, the frequency resolution depends on accumulators digits, phase resolution depends on the ROM address line digits, amplitude quantization noise depends on the ROM data A word length and D/A converter digits. And the frequency of the traditional method than the synthesis, DDS synthesis signal has a frequency switching frequency of short time, high resolution and continuous phase changes, and many other advantages. Using single chip microcomputer control of the flexible ability and high performance, high level of integration of the AD9850 combination, can overcome the disadvantage of the traditional DDS design, to design the developed good performance of signal generator system.Key word:MCU; direct digital frequency synthesis;AD9850;DDS目录1 引言 (1)2DDS概要 (2)2.1DDS介绍 (2)2.1.1 DDS结构 (2)2.1.2典型的DDS函数发生器 (3)2.2DDS数学原理 (5)3 总体设计方案 (8)3.1系统设计原理 (8)3.2总体设计框图 (8)4 系统硬件模块的组成 (9)4.1单片机控制模块 (9)4.1.1 STC89C52主要性能 (9)4.1.2 STC89C52功能特性描述 (9)4.1.3 时钟电路 (11)4.1.4复位电路 (11)4.2AD9850模块 (12)4.2.1 AD9850简介 (12)4.2.2 AD9850的控制字与控制时序 (14)4.2.3单片机与AD9850的接口 (15)4.3滤波电路设计 (15)4.4键盘控制模块 (16)4.5LCD显示模块 (16)4.5.1液晶显示器显示原理 (16)4.5.2 1602LCD引脚与时序 (17)4.6A/D转换模块 (20)5 软件设计与调试 (21)5.1程序流程图 (21)5.2软件调试 (22)5.2.1 keil编程工具介绍 (22)5.2.2 STC-ISP下载工具介绍 (23)6 硬件电路制作 (24)6.1原理图的绘制 (24)6.2电路实现的基本步骤 (24)6.3硬件测试波形图 (25)7 结论 (27)谢辞 .............................................................................................. 错误!未定义书签。
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字合成)技术是一种通过数字方式产生任意波形信号的技术。
DDS信号发生器是一种能够产生可控频率、幅度和相位的信号的设备。
本文将介绍基于DDS技术的信号发生器的设计与实现。
首先,信号发生器的核心部件是DDS芯片。
DDS芯片是一种集成电路,能够通过数字方式产生任意波形信号。
它包含一个相位累加器和一个查找表。
相位累加器用于生成连续的相位值,而查找表则用于根据相位值输出相应的幅度值。
通过不断更新相位累加器的数值,就可以产生连续的信号。
然后,需要一个高性能的时钟源来提供DDS芯片所需的时钟信号。
一般使用晶振来提供稳定的时钟信号。
时钟信号的频率决定了DDS芯片所能产生的最高频率。
因此,选择合适的晶振对于信号发生器的性能和稳定性至关重要。
接下来,需要设计一个控制电路来控制DDS芯片的工作模式。
控制电路可以通过按键、旋钮或者电脑串口等方式与用户进行交互。
用户可以通过控制电路设定信号的频率、幅度和相位等参数。
控制电路接收用户输入的数据,并将数据传输给DDS芯片进行处理。
在实现过程中,还需要一块数模转换器(DAC)将DDS芯片输出的数字信号转换为模拟信号。
DAC负责将DDS芯片输出的数字信号转换为与之对应的模拟信号。
数模转换的精度直接影响信号发生器的性能,因此需要选择高性能的DAC。
最后,可以通过一个显示屏显示当前信号的频率、幅度和相位等参数。
显示屏可以直接与控制电路相连,通过控制电路获取当前信号的参数,并将参数显示在屏幕上。
这样用户可以直观地了解当前信号的状态。
总结起来,基于DDS技术的信号发生器的设计与实现包括选择合适的DDS芯片、时钟源和DAC,设计控制电路和显示屏,并将各部件进行连接。
通过这些步骤可以实现一个功能完善的信号发生器,能够产生任意波形信号,并提供简单的用户界面进行参数设置和显示。
基于DDS和外差混频的频率合成器的设计
d e v e l o p me n t , a s a r e s u l t t h e RF a n d M i c r o wa v e s i g n a l g e n e r a t o r s’ p e r f o r ma n c e a n d t h e o r d e r o f c o mp l e x i t y a r e
b e c o mi n g m or e a n d mo r e p e r f e c t .The ph a s e no i s e i s o ne o f t he mo s t i mp or t a nt f u nc t i o ns i n t h e s i g na l ge ne r a t o r .Thi s p a pe r pr e s e n t s t he de s i g n a n d i m pl e me n t a t i o n of a DDS- dr i ve n PI I f r e q ue nc y s yn t he s i z e r modu l e us i n g a n of f s e t mi x i ng t e c hni qu e, an d i t s f r e q ue n c y o ut pu t r a ng e c a n r e a c h up t o 3~ 6 G H z .The DD S, wh i c h i s a d op t e d a s t he r e f e r e nc e g e ne r a t i o n f o r t he PI I s ynt h e s i z e r , a l l ows t h e s y nt he s i z e r t o ha v e a f a s t s wi t c hi n g t i me an d na r r o w c ha n ne l s p a c i ng. The o f f s e t mi xi ng me t h o d a l l ows a n e x c e l l e nt i n — ba nd p ha s e no i s e f e a t ur e .The i mp l e me n t e d f r e que nc y s yn t he s i z e r ha s
基于DDS技术的调频连续信号发生器设计
第31卷 第2期2010年6月制 导 与 引 信GUIDANC E &FU ZEVol.31No.2J un.2010文章编号:167120576(2010)022*******基于DDS 技术的调频连续信号发生器设计张茂春1, 刘 恺2(1.中国兵器工业新技术推广研究所,北京100089;2.北京理工大学机电学院,北京100081) 摘 要:AD9910是ADI 公司推出的一种时钟频率达1GHz 的直接数字合成芯片。
该芯片具有14位的DAC 输出,最大输出频率达400MHz 。
可作为发射系统的信号源,适用于时钟振荡器、雷达或扫描系统、测试和检测仪器、声光器件的驱动和快速跳频通信系统等。
利用AD9910设计一种调频连续信号的发生器,该信号发生器可应用于线性调频雷达系统中。
关键词:直接数字合成;线性调频;信号发生器中图分类号:TJ430.3 文献标识码:ADesign of Fr equency Modula tion Continuous SignalG enerator B a sed on DDSZ H A N G M ao 2ch un 1, L IU Kai1(1.Chi na Nort h Indust ries New Tec hnology Inst it ut e ,Beiji ng 100089;2.School of Mechant ronic Engineeri ng ,Beiji ng Instit ute of Technology ,B eijing 100081,China ) A bstra ct :AD9910is a ki nd of di rect di gi tal synt he si s chip w ho se syst em clock i s up to 1GHz produced by AD I.Thi s chip has a 142bit DA C out put ,w hose t he maxi mum outp ut f re 2quency i s 400MHz.It ca n be used as t he si gnal souse in t he emi ssio n syste m.It is used in clock oscill at ors ,radar or sca nni ng syst em ,t est and inspection equip me nt ,acousto 2optic de 2vice driver s and fa st f reque ncy 2hopping comm unication syst em.AD9910i s used to desi gn a frequency Modulation (FM )conti nuo us signal generator a nd t he generator ca n be uti lized in a linea r FM ra dar system.K ey w or ds :direct digit al synt hesis (DDS);linear f requency ;signal generator收稿日期:2010-01-10作者简介:张茂春(1953-),男,高工,主要从事引信技术的研究;刘 恺(3),男,博士在读,主要从事目标探测与识别技术的研究。
基于DDS的信号发生器设计
基于DDS的信号发生器设计一、引言信号发生器是电子测量仪表中常见的一种设备,用于产生具有不同特性的信号,以便在各种实验、测试和校准工作中使用。
传统的信号发生器通常通过模拟电路来实现,但由于其受到尺寸、可调性和稳定性等限制,逐渐被数字信号发生器(DDS)所取代。
DDS信号发生器利用数字技术直接生成信号,具有调频范围广、频率稳定度高、精度高等优点。
二、DDS技术原理DDS技术(Direct Digital Synthesis,直接数字合成)是一种通过数字信号直接合成模拟信号的技术,它将数字信号与时钟同步,并通过数模转换得到模拟信号。
DDS技术的实现核心是相位累加器、数控振荡器和数模转换器。
相位累加器用于累加相位值,数控振荡器通过相位值生成相应频率的信号,而数模转换器将生成的数字信号转换为模拟信号。
基于DDS的信号发生器可以通过使用FPGA(Field Programmable Gate Array)和AD(Analog Devices)公司的AD9854芯片来实现。
使用FPGA实现相位累加器和控制逻辑,AD9854负责生成模拟信号。
下面是基于DDS的信号发生器的设计步骤:1.系统架构设计DDS信号发生器可分为控制模块、相位累加模块、频率累加模块和数模转换模块。
控制模块负责接收用户输入的参数,并控制相位、频率等;相位累加模块负责相位的累加和输出;频率累加模块负责频率的累加和输出;数模转换模块负责将数字信号转换为模拟信号。
2.相位累加模块设计相位累加器使用FPGA中的计数器模块实现。
设置计数器的位宽,根据所需的相位分辨率来确定。
通过改变计数器的初始值和计数步长,可以实现相位的变化。
3.频率累加模块设计频率累加器使用FPGA中的加法器模块实现。
根据所需的频率范围和分辨率,对加法器的输入信号进行控制,实现频率的变化。
4.数模转换器设计AD9854芯片负责将数字信号转换为模拟信号。
将FPGA中的数字信号输入AD9854中,经过数模转换后输出模拟信号。
基于DDS技术的双路全控信号发生器设计
行与 串行两种 ,串行 、并行数据格式 与 时序 图如图2 图3 示 。并行装载时 , 、 所 4 位控制 数据通 过D - 7 0 0 D 的数据 线,每 次送8 位数据 ,分 5 次送完 ,并行数据装 载 格式 为 :w 是5 相 位控 制 与3 掉 O 位 位 电、工厂测 试 ,w 4 2 的频 率控 卜w 的3 位 制位 ;串行 装载时 ,4 位 的控制数据通 0
51 .
【】 2 尹应 鹧 , 平舟 , 志 华. 于C 2 3 的Z g e 李 郭 基 C 40 ib e 无 线 数 传 模 块 的 设 计 和 实 现 【]电子 元 器 件 应 J
用,0 81(] 82 20 ,04: -1 1
【 刘 广林, 3 】 汪秉文 , 唐旋 来. 于Z g e 5 线传 感器 基 iB e ;  ̄ 网络 的农业环 境监测 系统设 计U . 】 计算机 与数 字工
参考文献 【 江朝辉, 1 】 焦俊, 炜, 绍稳. 于zg 。 的农业通用 潘 李 基 ib。 无 线监测系统设计 U 安徽农 业科学, 1 , ( : 4 一 J . 2 03 6 3 9 0 8)1
【 巩浩, 玉贵. 4 ] 屈 基于 短距无线通信 与3 G的无线集 中
作 者简介 :陈建鹏 ( 99 ) ,男 ,河北邯郸人 17- 硕 士研 究生,现 就读于武汉大 学电子信息学 院。
63数据库部分 . 7 结 论 . 传感 器网络 以数据为 中心,该系统 本 文针 对 农 田大 气 温 湿 度 监 测 需 构 建 目的 亦 是 获 取 相 关 传 感 数 据 , 为 多 求 , 提 出 了基 于 无 线 传 感 器 网 络 的监 测 尺 度 协 同 观 测 提 供 数 据 支 撑 。 因 此 ,数 方 案 , 给 出 了传 感 器 网络 设 计 、 网关 节 据库 是本 软件 核心 。软件 使用M S L y Q 数 点设计和数据服 务器 的设 计实现 ,实验 据 库 ,接 收 到 的数 据 通 过 校 验 并 解 析 后 结 果表 明,本方 案能够满 足长时间 、低 存储至其 中。 功耗 、高可靠性 等观测 需求 ,在滑坡监
基于DDS的正弦波信号发生器的设计
基于DDS的正弦波信号发生器的设计DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字合成)技术是一种通过数字计算得到各种波形信号的合成技术。
正弦波信号发生器是一种用于产生正弦波信号的电子设备,通常用于各种测量、实验和测试中。
本文将介绍基于DDS的正弦波信号发生器的设计。
1.设计目标我们的设计目标是开发一个基于DDS的正弦波信号发生器,具有以下特点:-可以生成多种频率的正弦波信号;-可以通过数字控制方式调整频率;-可以输出稳定的、低失真的正弦波信号。
2.设计思路-选择一个固定的时钟频率作为DDS系统的时钟频率;-使用一个相位累加器来产生一个递增的相位值,该相位值与输出的正弦波信号频率相关;-使用一个查表ROM存储正弦波的采样值,根据相位值从查表ROM中读取相应的采样值;-使用一个数字到模拟转换器(DAC)将采样值转换成模拟信号输出。
3.系统设计基于上述思路,我们可以设计一个基于DDS的正弦波信号发生器,具体步骤如下:-设计一个用于控制频率的数字控制模块。
该模块可以接收一个控制信号,根据控制信号计算应当输出的频率,并将频率值传递给相位累加器。
-设计一个相位累加器模块。
该模块可以接收一个时钟信号和一个频率值,并根据时钟信号和频率值递增相位值,并将相位值传递给查表ROM模块。
-设计一个查表ROM模块。
该模块可以接收一个相位值,并根据相位值从查表ROM中读取相应的采样值。
-设计一个数字到模拟转换器(DAC)模块。
该模块可以接收一个采样值,并将采样值转换成模拟信号输出。
4.系统性能考虑在设计基于DDS的正弦波信号发生器时,需要考虑一些性能指标以确保输出的信号质量,如下所示:-频率范围:选择合适的时钟频率和相位累加器实现合理的频率范围。
-分辨率:根据需要的输出信号精度选择合适的查表ROM大小和DAC分辨率。
-失真度:选择合适的查表ROM分辨率和DAC精度,以及合适的滤波器设计,以保证输出信号的低失真度。
基于DDS技术构建信号发生器
巴特 沃斯
切 比 夫
能 D S单片 电路 的解决 方案 ,如 n lg公司 D ao
的 AD9 5 ,9 5 ,9 5 等 ,Qu lo 80 8 1 8 2 a c mm 公司推 出 了D S系列 Q2 2 , 2 o Q2 3 D 2 0 Q2 3 , 3 4
分辨 力 、相位 连续性 、正交 输 出以 及集 成化 等一系列性能指标方面远远超过 了传统频率合
o S 5 a d D S ( i c ii IS n hs e n C n D D et Dg a y tei r M 1 l r t , z
T e 眈 sg s o a ih t bl y n ? l,i Y h in h ws h sa it a d r ib i g , i ea l t wd b n rq ec t bi i a d fe un y s i y. T i s s e i a se p g e  ̄ I t h y tm s t p i s n
T | p 口P n rd c s f s e a e ee a o a e hs a e I o u e o a i w v g n r tr b sd t n ,
机来 代替 计算机 对 D S芯 片进行 控制 , D 实现 合成 频率 的输 出。D S的结 构有 很 多种 ,其 D
10 0 MHz ,分辨 率 时 可达 0 0 Hz .4 。图 2 为
噬 F C∞ K H l
阶 数 阻带 衰减 / B d
6
4
频率输 出 。D S 术的优 点是 :相对 带宽很 D 技
基于DDS跳频信号发生器的设计与实现
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S(n) S(t)
DDS基本原理
相位累 加器
相位地址 寄存器
参考信号fc
正弦查 表(ROM)
D/A
LPF
图一
典型DDS的原理框图
频 率 控 制 字 K
N位
S(n)
S(t)
相位累 加器
相位地址 寄存器
参考信号fc
正弦查 表(ROM)
D/A
LPF
工作过程为: 3 、最后经 D/A转换和滤波将波形数据转换成所需要的波 12 、 根据参考信号 fc的时钟脉冲,N位累加器将频率 、波形表根据这个地址值输出相应的波形数据 S(n) 形。 K循环累加,把相加后的结果通过相位寄存 控制字
+5V
入
端
+5V
VCC
3.9K
R
1
10uF/10V
EC02
1
1
1
1
1
0.1uF
C
4
3
2
1
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
2
AD9850
U
Q
QOUTB
RSET
A
A
CLK_IN
FQ_UD
W_CLK
D
D
D
D
D
D
1
O
V
G
V
G
0
1
2
3
U
D
N
D
N
T
D
D
DDBiblioteka 0.1uFC3
0.1uF
C
G
4 N DACBL IOUTB A A RESET
D
D D VINN VINP V
VSIN
50
Hz
G
IOUT V
G
Trans
Ideal
T
D
N
D
N D
D
D
D 1
D
D
D
D 7 0.1uF C
6
5
4
5
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0.1uF
C
9
+5V
+5V
4
C
7 1
0
10uF/10V
EC04 p
F
+5V
Bridge1
D
INPUT
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。
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
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 。
直接数字频率合成技术
(Direct DigitalFrequency Synthesis,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。
●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
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!!
分析问题、解决问题能力 获取所需资料信息 滤波器设计方面 软硬 件调试方面 团队 合作方面
谢谢各位专家和领导
请您多提宝贵意见
1
1
R
1
R
1
R
0 8
0 5
0 4
0
0
0
K
K
2 Cap Pol1
C
2 2
0
0
u
f
3
Cap
C
2
R
3 3
0 6
0
0
n
F 1
Res2
R
0 5 L D 0
3
E 2
D LM317
L
1
Vin
1
J
D
A
2
C11
2
p Vout
9
L
1 1
3
C12
0
p
n
H
2
3
Cap
C
3 4
0
n
F
2.2uF Cap Pol1
C
1
3
C13
3
p
P17
P16
P15
P14
P13
P12
P11/T
P10/T
D 2 1
0
1
R
K02
VCC
470uF/25V
P3.4
EC08
0.1uF
C09
ALE/P
PSEN
TXD
RXD
K03 P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P20 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00
P3.3 9 0 1 0 8 7 6 5 4 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9
器作为取样地址送入波形表。
在一个系统时钟周期内,正弦信号相位的变化由 下式决定:
phase dt 2fdt
假定时间间隔以系统时钟周期 1/ f 可得:
clock
(1)
f
phase f 2
clock
(2)
把0~2的连续相位量化为0~2N位数字 相位,则可以表示为:
phase
2 K
2
f 2
N
N
(3)
根据公式(2)和公式(3),推算出:
f
out
K
clock
(4)
项目系统的结构框图
TLC5615 D/A 液晶 显示 键盘 控制 微处理器 AT89S52
DDS 信号 发生器
乘法器 AD534
5 阶 椭 圆 输出 滤波器
电源 5V
晶 振 100MH Z
VCC
L
E
D
2
3
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
P1.6
P1.7
P1.4
P1.6
P1.7
P1.4
P1.1
P1.2
P1.3
VCC
VCC
项目系统硬件原理图
LCD_RW
LCD_RS
LCD_E
V
0
1
1
1
1
1
1
1
6
5
4
3
2
1
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
16PIN
1602液晶
50MHz晶镇输入端
方
方
波
波
输
输 外
出
出
部
晶
1
2
振
输
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。
ISP
ASP
VCC
1
0 9 8 7 6 5 4 3 2 1
10uF/10V
EC02
P3.7
P3.6
11MHz
1
R
VCC K L
J
1
Z
2
C01
2
C02
7
7
p
p
F
F
K01
1
R02
0
K
VCC
P3.5
1
1
1
1
3
1
1
1
1
6
7
9
8
9
1
4
5
2
3
8
7
6
5
4
3
2
1
S
U01
5
2
W
R
RESET
X
X
EA/VP
T
T
INT0
INT1