基于AD9852的基准源设计

0 引 言
直接数字频率合成(DD6)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。随着超大规模集成电路和微电子技术的发展，现代高性能、高集成度和小体积的DDS产品正快速取代传统的模拟信号频率合成技术，成为了这类问题新的解决方案。本文利用FPGA计算出相应的频率控制字，并对DDS芯片AD9852进行编程，最终得到所要求的输出波形。

1 系统总体方案设计
基准源主要由上位机控制、FPGA控制、DDS、参考源、调制信号源及波形输出模块组成，如图1所示。上位机控制单元是由计算机通过USB总线连接至电路板进行控制操作。FPGA控制单元实现与上位机控制单元交互信息，同时以并行方式向DDS芯片发送控制字，以管理其内部寄存器。参考源为DDS提供高精准的时钟晶振，确保DDS输出信号的频谱纯度。调制信号单元为DDS提供外部调制信息。波形输出模块由低通滤波器、运算放大器及电阻网络组成，主要完成DDS输出信号的滤波，放大等功能。

系统上电复位后，电路板上的绿色LED二极管闪烁提示整机处于正常状态。当有DDS波形输出时，电路板上的蓝色LED二极管闪烁提示工作正常。

2 系统模块设计
2．1 系统软件设计
基准源的上位机控制采用C语言编程实现，主要完成对FPGA内部寄存器的读写操作，进而控制板上各种硬件资源的管理。另外，DDS的频率控制字的计算也由上位机软件计算得到。FPGA接收到上位机的命令，经解析后向DDS的内部寄存器写入控制字，完成相应功能。同时，FPGA负责电路板上的各种时钟管理。系统软件的总体工作流程如图2所示。

2．2 频率控制设计
本文采用DDS技术产生频率可调的波形，具有频率分辨率高，相位连续等优点。DDS基本框图如图3所示。

DDS的基本结构包括：相位累加器，正弦查找表ROM，数模转换器DAC等。DDS有两个主要缺点：一是输出频率低，二是输出频谱中杂散多。输出频率低主要受DDS工作频率的限制，随着微电子技术的发展，这个缺陷会逐渐得到弥补。DDS输出频谱中的杂散是DDS所固有的，这是由DDS的工作方式决定的。