电子产品世界

目前AD公司是主流DDS芯片市场的最大供应商，它提供的众多DDS集成芯片以其较高的性价比取得了极为广泛的应用。AD公司的DDS产品主要有AD983X，AD985X和AD995X三大系列。对于AD985X系列来说，其系列产品虽然性能较好但是功耗偏高，而AD995X系列虽然功耗较低，但其价格高于AD983X系列，AD983X系列是低价格低功耗型产品。在AD983X系列中。AD9833的最大功耗仅为20 mW。同时，AD9833还具有外围电路简单、频率和相位可编程等特点。AD9833通过3线SPI串口进行写操作，内部有5个可编程寄存器，其中包括1个16位控制寄存器，2个28位频率寄存器和2个12位相位寄存器。用户可以通过16位控制寄存器设置所需的功能。AD9833的模拟输出为fout：
fout=(fCLK／228)×FREQREG (1)
式中FREQREG为所选频率寄存器中的频率字。
信号相移为pout：
pout=(2π／4 096)×PHASEREC (2)
式中PHASEREC为所选相位寄存器中的相位字。

2 基于FPGA和DDS芯片的可编程遥测信号源
传统的遥测信号源在设计上可编程性差，在很大程度上影响了其灵活型和通用性，同时也造成了资源的严重浪费。而本方案的设计具有较强的可编程性，可以灵活配置，通用性较强，大大节约了资源成本。
该遥测信号源的硬件电路主要由低成本FPGA和DDS专用芯片构成，软件采用Verilog语言编程。对于软件部分来说，该信号源的控制接口和控制字编程是软件编程的重要部分。FPGA控制接口通过编程实现串口通信协议，预设控制字必须按照控制接口的通信协议串行输出给DDS专用芯片，DDS芯片才能接收控制字信息，并根据接收到的控制字信息输出所需的波形。
2．1 遥测信号源的硬件构成
遥测信号源主要包括以下三个组成部分。
(1)按键电路。它主要是向FPGA部分输送控制信息。一部分按键提供波形选择信息，另一部分提供需要输出波形的频率信息。
(2)系统FPGA控制核心。FPGA是系统的核心控制部分。当FPGA接收到按键信息后，发送相应的控制信息给DDS芯片。通过程序设计，FPGA芯片EP1C6T144可实现灵活配置。
(3)DDS电路。该部分主要采用AD9833芯片来搭建外围电路。根据接收到的FPGA控制信息产生所需波形信号，并将其输出。
系统总体框图如图2所示。

在该系统中，用户可通过波形选择按键输出默认频率的正弦波、三角波、方波等波形，如果在使用的过程中，需要输出不同频率的波形，则可以通过频率选择按键来实现。在FPGA控制模块中，当FPGA接收到数据或状态改变的信息后，所设置的相应的变量赋值会发生相应的改变，然后将相应的控制字输出给AD9833芯片，AD9833接收到控制字后通过直接数字频率合成，最终输出所需的波形。
2．2 遥测信号源的控制接口
DDS芯片AD9833为3线SPI接口，对于一些微处理器来说可以直接与其连接，但对于FPGA来说，必须通过对SPI协议进行编程实现。因此在FPGA控制中，对SPI进行了模块化设计，无论是相位控制字输出还是频率控制字的输出都需经过SPI模块后，根据SPI协议进行输出。FPGA控制原理框图如图3所示。

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关键词： 数字频率合成 可编程 遥测 信号源