直接数字频率合成器设计方法

直接数字频率合成器设计方法

       DDS也有局限性，主要表现在：

　　（1）输出频带范围有限

　　由于DDS内部DAC和波形存储器（ROM）的工作速度限制，使得DDS输出的最高频有限。目前市场上采用CMOS、TTL、ECL工艺制作的DDS工习片，工作频率一般在几十MHz至400MHz左右。采用GaAs工艺的DDS芯片工作频率可达2GHz左右。

　　（2）输出杂散大

　　由于DDS采用全数字结构，不可避免地引入了杂散。其来源主要有三个：相位累加器相位舍位误差造成的杂散；幅度量化误差（由存储器有限字长引起）造成的杂散和DAC非理想特性造成的杂散。

　　2 实现DDS的三种技术方案

　　2.1 采用高性能DDS单片电路的解决方案

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-76dBc，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。AD公司的常用DDS芯片选用列表见表1.下面仅对比较常用的AD9850芯片作一简单介绍。

       表1 AD公司的常用DDS芯片选用列表

型 号    最大工作(MHz)    工作电压（V）    最大功耗（mw)    备   注

AD9832    25    3.3/5    120    小型封装，串行输入，内置D/A转换器。

AD9831    25    3.3/5    120    低电压，经济，内置D/A转换器。

AD9833    25    2.5～5.5    20    10个管脚的uSOIC封装。

AD9834    50    2.5～5.5    25    20个管脚的TSSOP封装并内置比较器。

AD9835    50    5    200    经济，小型封装，串行输入，内置D/A转换器。

AD9830    50    5    300    经济，并行输入，内置D/A转换器。

AD9850    125    3.3/5    480    内置比较器和D/A转换器。

AD9853    165    3.3/5    1150    可编程数字QPSK/16-QAM调制器。

AD9851    180    3/3.3/5    650    内置比较器、D/A转换器和时钟6倍频器。

AD9852    300    3.3    1200    内置12位的D/A转换器、高速比较器、线性调频和可编程参考时钟倍频器。

AD9854    300    3.3    1200    内置12位两路正交D/A转换器、高速比较器和可编程参考时钟倍频器。

AD9858    1000    3.3    2000    内置10位的D/A转换器、150MHz相频检测器、充电汞和2GHz混频器。

　　AD9850是AD公司采用先进的DDS技术1996年推出的高集成度DDS频率合成器，它内部包括可编程DDS系统、高性能DAC及高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成器和时钟发生器。接上精密时钟源，AD9850可产生一个频谱纯净、频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出。此正弦波可直接用作频率信号源或转换成方波用作时钟输出。AD9850接口控制简单，可以用8位并行口或串行口经、相位等控制数据。32位频率控制字，在125MHz时钟下，输出频率分产率达0.029Hz。先进的CMOS工艺使AD9850不仅性能指标一流，而且功耗少，在3.3V供电时，功耗仅为155mW。扩展工业级温度范围为-40～+85摄氏度，其封装是28引脚的SSOP表面封装。

　　AD9850采用32位相位累加器，截断成14位，输入正弦查询表，查询表输出截断成10位，输入到DAC。DAC输出两个互补的模拟电流，接到滤波器上。调节DAC满量程输出电流，需外接一个电阻Rset，其调节关系是Iset=32（1.248V/Rset），满量程电流为10～20mA。

　　2.2 采用低频正弦波DDS单片电路的解决方案

       Micro Linear公司的电源管理事业部推出低频正弦波DDS单片电路ML2035以其价格低廉、使用简单得到广泛应用。ML2035特性：（1）输出频率为直流到25kHz，在时钟输入为12.352MHz野外频率分辨率可达到1.5Hz（-0.75～+0.75Hz），输出正弦波信号的峰-峰值为Vcc；（2）高度集成化，无需或仅需极少的外接元件支持，自带3～12MHz晶体振荡电路；（3）兼容的3线SPI串行输入口，带双缓冲，能方便地配合单片机使用；（4）增益误差和总谐波失真很低。

       ML2035为DIP-8封装，各引脚功能如下：

　　（1）Vss：-5V电源；

　　(2)SCK：串行时钟输入，在上升沿将串行数据锁入16位移位寄存器；

　　（3）SID：串行数据输入，该串行数据为频率控制字，决定6脚输出的频率；

　　（4）LATI：串行数据锁存，在下降沿将频率控制字锁入16位数据锁存器；

　　（5）Vcc：+5电源；

　　（6）Vout：模拟信号输出；

　　（7）GND：公共地，输入、输出均以此点作为参考点；

　　（8）CLK IN：时钟输入，可外接时钟或石英晶体。