实现直接数字频率合成器的三种技术方案

技术分类: 模拟设计  | 2006-01-15
来源:电子技术应用 | 杭州商学院信息与电子工程学院 姜田华

     (5)输出波形的灵活性 

       只要在DDS内部加上相应控制如调频控制FM、调相控制PM和调幅控制AM,即可以方便灵活地实现调频、调相和调幅功能,产生FSK、PSK、ASK和MSK等信号。另外,只要在DDS的波形存储器存放不同波形数据,就可以实现各种波形输出,如三角波、锯齿波和矩形波甚至是任意的波形。当DDS的波形存储器分别存放正弦和余弦函数表时,既可得到正交的两路输出。 

       (6)其他优点 

       由于DDS中几乎所有部件都属于数字电路,易于集成,功耗低、体积小、重量轻、可靠性高,且易于程控,使用相当灵活,因此性价比极高。 

       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输出的最高频率有限。目前市场上采用CMOS、TYL、ECL工艺制作的DDS芯片,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,目前市场上性能优良的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。

        AD公司的常用DDS芯片

       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位并行口或串行口直接输入频率、相位等控制数据。32位频率控制字,在125MHz时钟下,输出频率分辨率达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。 
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