数控函数信号发生器

相 位 寄存 器每 过 ２ Ｎ ／ Ｍ 个外 部 参考 时钟 后 返 回 到初 始状 态一 次 ， 相 应 地 正 弦查 询 表 每 经 过 一 个 循 环液 回到初始 位 置 ， 从 而使 整 个 Ｄ Ｄ Ｓ系统 输 出一 个
正弦 波 。输 出 的 正 弦 波 周 期 Ｔ Ｏ＝Ｔ Ｃ ２ Ｎ ／ Ｍ， 频 率
ｆ ｏ ｕ ｔ ＝ Ｍ ｆ ｃ ／ ２ Ｎ， Ｔ ｅ ， ｆ ｃ 分别为外部参考时钟 的周期和
频率 。
Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 采用 ３ ２ 位的相位累加器将信号截断成 ｌ ４位输 人 到正 弦查 询 表 ， 查 询 表 的输 出再 被截 断成 １ ０位 后输 人 到 Ｄ Ａ Ｃ， Ｄ Ａ Ｃ再 输 出两个 互 补 的 电流 。
一 鬻由 一 撇 一
再通过其他外 围电路 实现幅度 的放大 等功 能。经 实际检 测此设 计 ， 从 功能 上解决 了普 通 函数信 号发生 器 的不 足。
其输 出信号精度 可以达到 ０ ． １ Ｈ ｚ ， 液晶能实时显示输入频率 ， 且 操作简单快捷 。 关键词 ： 函数信号发生器 ； Ｄ Ｄ Ｓ频率合成
率合成技术， 改变以往的模拟变频方法 ， 从根本上实 现信号的高精度输出。
系统 的核心是相位累加器， 它 由一个加法器和一个 Ｎ位相位寄存器组成 ， Ｎ一般为 ２ ４— ３ ２ 。每来一个 外部 参考 时钟 ， 相 位 寄存 器便 以步长 Ｍ 递 加 。相 位
寄存 器 的输 出 与相位 控 制字相 加后 可输 入 到正 弦查
制 字后 就可 产生 一 个频 率和 相位都 可 编程控 制 的模
出的 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０芯片。此芯片在功能上能完全解决数 控 频率 的更 新 ， 且 能产生 正 弦波 和方 波 ， 三 角 波通 过
拟正弦波输出 ， 此 正弦波可直接用作频率信号源或
经 内部 的高 速 比较 器转 换 为 方 波 输 出 。在 １ ２ ５ ＭＨｚ
更 新及 提高 系统 的带 负载 能力 。
如 图 ３ 所 示 ， 信 号 幅 度 放 大 倍 数 Ａ ＝ 鲁 。 当
范围的一个相位点 。查询表把输人地址的相位信息 映射成正弦波幅度信号 ， 然后驱动 Ｄ Ａ Ｃ以输 出模拟
量。
方波等常用波形。且其幅度 、 频率可数控调节。此 系统 采用 单 片机 控 制 … ， ４× ４矩 阵 键 盘 输 入 ， 来 完 成频率 的输入 ， 液晶显示输人频率值。单 片机合成 相应频率控 制字， 送人 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０完成 此频率正弦波 和方波的合成 ， 再将方波信号通过射极 跟随器和积 分 电路 ， 来 完成 三角 波 的产生 ， 如图 １ 所示。
中 图分 类号 ： Ｔ Ｎ ９ １ １ ． ６
传统的函数信号发生器普遍存在 的问题 ： 其信 号 的频 率 和幅 度都 是通 过旋 钮 进 行 调 节 的 ， 信 号 很
难 精 确地 达到 所需值 。基 于这 些 问题 ， 采用 Ｄ Ｄ Ｓ频
外 围积分 电路 来实 现 。
ＡＤ ９ ８ ５ ０内含 可编 程 Ｄ Ｄ Ｓ系统 和高 速 比较 器 ， 能实 现全 数 字 编 程 控 制 的 频 率 合 成 。可 编 程 ＤＤ Ｓ
第２ ９卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 ３月
甘肃科 技
Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｉ ｆ ． ２ ９
Ⅳｏ ． ５
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
数 控 函 数Leabharlann Baidu信 号 发 生 器
高大容
（ 西北 民族 大学 电气工程学院 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ）
询 表地 址上 。正 弦查 询 表包含 一个 正 弦周 波周期 的
１ 设 计方案及 硬件 电路
１ ． １ 总 设计 方案
整 个 设 计 是 围绕 函 数 信 号 发 生 器 的功 能展 开 的， 函数信号 发 生器 必 须 能 够 提 供 正 弦波 、 三 角波 、
数 字 幅度信 息 ， 每一 个 地 址 对应 正 弦 波 中 ０ 。 ～３ ６ ０ 。
摘 要： 此设计以 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２单片机为核心控制单位 ， 主要控制 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０芯片 、 １ ６ ０ ２液 晶和矩 阵键盘这 ３个单位 ， 键 盘
～肭 ～
输入频率 的同时 １ ６ ０ ２液 晶实时显示输入情况 ， 确认 输 入完成后 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０芯 片立 即输 出相应频 率的信号 。输 出信 号
Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０在 接 上精 密 时 钟 源 和写 入 频 率 相 位 控
１ ． ２ 三种基 本信 号 的产 生
能 产 生 函 数 波 形 的 芯 片 有 很 多 ，比 如 Ｄ Ａ Ｃ ０ ８ ０ ３ ， 程序 控制 能产 生各 种波 形 ， 唯一 不 好 的 就 是 信号 频 率很难 更 新 ， 更 不 可 能 完 成 上 述 数 字输 入 频 率 的更 新 。 因此在 本设 计 中采 用美 国 Ａ Ｄ公 司推
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科
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第２ ９卷
的时 钟下 ， ３ ２位 的频 率 控 制字 可使 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０的输 出 频率 分辨 率 达 ０ ． ０ ２ ９ １ Ｈ ｚ ； 并 且 有 ５位 相 位 控 制 位 ， 而且允 许 相 位 按 增 量 １ ８ ０ 。 、 ９ ０ 。 、 ４ ５ 。 、 ２ ２ ． ５ 。 、 １ １ ． ２ ５ 。
Ｄ Ａ Ｃ满 量程 输 出 电流通 过一 个外 接 电阻 Ｒ ｓ ｅ ｔ 调节 ，
图 １ 系统 设 计
调节关 系 为 Ｉ ｓ ｅ ｔ ＝３ ２ （ １ ． ２ ４ ８ Ｖ ／ Ｒ Ｓ Ｅ Ｔ） ， Ｒ ｓ ｅ ｔ的典 型 值是 ３ ． ９ ｋ １ ２ 。将 Ｄ Ａ Ｃ 的 输 出 经 低 通 滤 波 后 接 到 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０内部 的高 速 比较 器 上 即 可直 接 输 出一 个 抖 动很 小 的方波 。