DDS波形发生器电路原理及功能

DDS波形发生器电路组成及功能

、DDS波形发生器电路的组成

本系统以单片机STC89C52为核心，采用了直接数字合成技术（DDS）,实现了频

率任意调节的正弦波，方波，三角波以及特定的任意信号，产生的各类波形精度高，稳定性好，采用友好的人机界面，操作方便。系统总框图如下图所示：

（1）相位累加地址发生器

使用可编程逻辑器件IC4 GAL16V8编程得到累加相位码，也就是波形的地址码。这里的GAL16V8是100进制计数器，相位累加时，对应一个波形100个数据的地址。

GAL16V8拥有8个输入端和8个输出端，可以单独选择每个输出端的极性，灵活的进行输出端的组合排列、可重复编程、频带范围宽，工作频率很高。使用GAL16V8做相位累加地址发生器使得电路更加简洁，保证在高频率下的稳定工作。

（2）数据存储器

使用外部ROM数据存储器IC5 27C64，已经预先把相关波形的量化数据写入该外部ROM中。

（3）D/A模数转换电路

使用数模转换集成芯片IC6 DAC0832，DAC0832是一个8位的电流式的数模转换器，就是把波形数据转化为波形真实的模拟信号。波形信号为电流信号，因此输出端还要接运算放大器，把电流信号转换为电压信号。

（4）双极性转换电路及滤波电路

可

编

程

.M

来

信

号

信

号

報

动

输

出

DDS波形发生器系统框图

采用反相比例运算放大电路IC7 TL084 中的A，B 运放，将D/A 输出的单极性信号转

换为双极性信号。

为确保产生波形的质量，减少波形失真度，使输出波形光滑，须用低通滤波器把高频分量滤掉。在此采用自动线性跟踪Butterworth 有源滤波器，在此采用二阶有源低通滤波器，即TL084 中的 C 运放及R19，C18，R20，C10 两节低通滤波器组成。

（5）显示及控制电路

本机器需要进行人机对话，根据系统设计要求，采用独立式微动按钮S2〜7输入，八只七段LED1〜8数码管作为输出显示，清晰可见。使用时可以选择方波、三角波和正弦波三种波形的输出；可调节不同波形的输出频率，并实现了1Hz 的频率步进。

（6）单片机电路

单片机电路是DDS 波形发生器的核心电路，它由微处理器IC12 AT89S52 及外围电路、元器件等组成。它由P0和P1共16个端口与显示电路相连接，把各种的输出波形的相关数据送到八只七段LED i〜8数码管显示。

还与可编程逻辑器件IC4 ，外部ROM 数据存储器IC5 相连接，提供可编程基准信号：使用单片机定时器产生固定频率，波形稳定，为相位累加地址发生器提供基准信号。

另外由P2.0〜P2.5接键盘的6只微动按钮S2〜7，作控制输出信号之用。

微处理器IC12已经按功能要求，把相关的程序写入到芯片中。

（7）电源电路

本系统中，许多集成电路，如单片机、D/A 电路、运算放大器等都需要直流电源进行供电才能工作。单片机、EEPROM等都以5V电源供电，而运算放大器需要±2V供电，因此在电源板的设计过程中，要同时获得+5V、±2V的直流电压。LM7812输出电压为

+12V，LM7912输出电压为-12V，LM7805输出电压为+5V，三者的性能都能满足

设计要求。

在具体电路中，由市电AC220V经变压器降压为双AC12V后，接入到经由二极管VD3

组成的单相全波整流电桥整流，由电容器C8〜11滤波后一路电压经过三端稳压器

〜6

LM7912稳压后输出+12V，另一路电压经过三端稳压器LMC7912稳压后输出-12V电压。

±2V电压作为模拟放大器的电源电压，电容器C12〜17是滤波电容。其中+12V电压经三端稳压器LM7805 稳压后输出+5V 电压，作为AT89S51、CAL16V8、27C64、URL2803、DAC0832、74LS244等数字集成电路的电源电压。考虑到D/A转换器在进行数模转换时，需要较稳定、精度较高的参考电压，在电源板设计过程中，将LM7812输出的+12V电

压经再分压处理，通过稳压二极管TL431稳压和精密电阻的调节来得到D/A电路所需的咼精度稳压参考电源V REF。

还有外部测试信号端口J1 :外部基准信号输入，为系统调试时作为相位累加地址发生器基准信号。

二、DDS波形发生器的功能描述

1. DDS波形发生器按键功能，系统操作共设有六个按键S2〜7，分别：

2 •数码管显示方式

开机时，最前面显示正弦波符号，后面4位显示0100,最末2位显示“ HZ”字样, 即2口0100H Z。上电开机或按复位键S i后，输出默认频率100Hz的正弦波。当输出端J2有信号输出时(不在关闭状态)所有按键都无效，或者说只有输出端J2在关闭状态时(没有输出信号)，按键才能进行操作。

3•“方波”、“三角波”、“正弦波”这三种主要波形在数码管LED1显示的代码符号:

S4设定得到，但是幅度只能通过电位器R21的调节加以实现。

4.操作与功能

(1)上电开机或按S1复位键后，数码显示管DS1〜8显示为2口0100H Z，输出频率100H Z的正弦波。

(2)按下S5〜7其中一键，可随意改变输出信号波形，LED1代码符号改变。但此时输出端J2输出波形仍处于关闭状态。

(3)短按(v 0.15s)选择键S2,从左向右第3只数码管抖动，再短按S2选择键,

抖动数码管移动至下一位，每短按一次S2 选择键，抖动数码管均可移动至下一位，可在千位到个位间循环。在数码管抖动的位置上，通过按功能键S4 “频率+”或S3 “频率－”，则可以调节频率增加或减小，单次按键实现1的加减，直到4位数字全部输入完成(数字最高只能是1000),当完成数字输入时(此时亦可按S5〜7键改变输出波形)，长按选择键S2 ( 3S)确定输出取消关闭状态，数码管不再抖动，输出端J2输出波形，此时输出端J2应有已经选择的波形和频率输出。按键S3〜7不能进行操作。

(4)如需再调整输出的波形和频率，可再长按选择键S2，使波形输出端J2处于输出关闭状态。

(5)再短按选择键S2,此时可按(3)步骤操作，重复选择波形或重置信号频率。再长按选择键S2可确定输出端J2输出。

(6)在数码管LED3置1时，数码管LED4〜6必置0。在输出1kHz信号时要进行小于1kHz信号的调整，必须要使数码管LED3置0后才能调整。

注：只有在输出端J2的输出处于关闭状态时，信号的波形或信号的频率才可以按

动S3〜7中一键(S2短按)进行调整。