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C8051F020程控函数信号发生器设计+电路图+源代码(2)

时间:2017-05-17 22:39来源:毕业论文
随着微电子技术的飞速发展,目前高超性能优良的DDS 产品不断推出,主要有Qualcomm、AD、Sciteg 和Stanford 等公司单片电路(monolithic)。Qualcomm公司推出了DD


  随着微电子技术的飞速发展,目前高超性能优良的DDS 产品不断推出,主要有Qualcomm、AD、Sciteg 和Stanford 等公司单片电路(monolithic)。Qualcomm公司推出了DDS 系列Q2220、Q2230、Q2334、Q2240、Q2368,其中Q2368 的时钟频率为130MHz,分辨率为0.03Hz,杂散控制为-76dB,变频时间为0.1μs;美国AD 公司也相继推出了他们的DDS 系列:AD9850、AD9851、可以实现线性调频的AD9852、两路正交输出的AD9854以及以DDS为核心的QPSK调制器AD9853、数字上变频器AD9856 和AD9857。AD公司的DDS系列产品以其较高的性能价格比,目前取得了极为广泛的应用。
第二章 设计方案论证
  本系统由五部分组成,分别是键盘输入模块、主控制器模块、显示模块、正弦信号发生模块、放大电路模块组成。
图1 系统框图
1、主控制器模块
   采用C8051F021芯片。主控制器的功能是对键盘输入的数据进行处理,将得到的相应的波形信息通过显示电路显示出来。并且根据波形信息产生并输出相应的控制字,控制信号发生模块产生相应的波形。考虑到主控制器需要的I/O接口较多,处理数据量较大,且方便软件编程等,本设计的主控制器模块采用单片机C8051F021。
 2、信号发生器模块
  方案一:采用反馈型LC振荡原理,选择合适的电容、电感组成正弦振荡器输出正弦波。此方案元件简单,成本低廉,但是频率精度不高,频率稳定性差,易受外界干扰,且不易实现对频率、相位的控制,故不采用。

  方案二:采用DDS技术的基本原理。DDS技术基于Nyquist采样定理,将模拟信号进行采集,经量化后存入ROM中(查找表),通过CPLD或者FPGA进行寻址查表输出波形的数据,再经D/A转换滤波即可恢复原波形。根据 Nyquist 采样定理知,要使信号能够恢复,必须满足采样频率大于被采样信号最高频率的2倍,否则将产生混叠,经D/A不能恢复原信号。此方案产生的波形比较稳定,在高频输出时会产生失真,而且电路比较复杂,故不采用。

 方案三:采用DDS专用芯片AD9850。AD9850 是AD 公司生产的采用先进的CMOS 技术的直接频率合成器,主要由可编程DDS 系统、高性能模数变换器(DAC) 和高速比较器三部分构成。能实现全数字编程控制的频率合成,并具有时钟产生功能。它的主要特点有:
(1) 最高125 MHz 时钟频率;
(2)片内集成高性能模数变换器(10 位ADC) 和高速比较器;
(3)具有良好的动态性能:在40 MHz 输出时,DAC 的抑制寄生动态范围(SFDR) 仍大于50 dB ;
(4)低功耗,最大功率小于380 mW;
(5) 掉电(Power - down) 功能。
  AD9850采用32位的相位累加器将信号截断成14位输入到正弦查询表,查询表的输出再被截断成10位后输入到DAC. DAC 再输出两个互补的电流DAC。
  应用AD9850能实现全数字编程控制的频率合成,且产生的信号精度高、频率稳定性好,因此本设计就采用芯片AD9850产生正弦信号。

3、放大电路模块
  方案一:采用三极管或场效应管组成的放大电路。选择恰当的电阻和电容来实现符合题目要求的放大倍数。但是使用三极管放大时,信号放大的稳定性不高,很难满足题目的要求。故不采用。
   方案二: 使用放大器集成芯片。在一些需要程控放大的场合, 如果使用一般的放大器, 要改变放大倍数时, 则需采用切换外部电阻的方式, 这种方式每一种增益都需要一套不同的电阻, 因此只能有有限的几种增益, 电路结构和切换过程都较复杂, 而且切换速度慢, 使用也不方便, 切换不同的电阻还可能使放大器的输入阻抗发生变化,而影响精度。程控放大器集成芯片AD603是一种一种高精度、宽带、可变增益的放大器,可以连续改变放大器增益,且电路连接简单。因此本设计采用AD603对输出信号进行幅度变换。 C8051F020程控函数信号发生器设计+电路图+源代码(2):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_7261.html
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