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


       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时频率分辨率可达到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人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:+5V电源;

  (6)Vout:模拟信号输出;

  (7)CND: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。 

       ML2035生成的频率较低(0~25kHz),一般应用于一些需产生的频率为工频和音频的场合。如用2片ML2035产生多频互控信号,并与AMS3104(多频接收芯片)或ML2031/ 2032(音频检波器)配合,制作通信系统中的收发电路等。 

       可编程正弦波发生器芯片ML2035设计巧妙,具有可编程、使用方便、价格低廉等优点,应用范围广泛。很适合需要低成本、高可靠性的低频正弦波信号的场合。 

       ML2037是新一代低频正弦波DDS单片电路,生成的最高频率可达500kHz。 

       2.3自行设计的基于FPGA芯片的解决方案 

       DDS技术的实现依赖于高速、高性能的数字器件。可编程逻辑器件以其速度高、规模大、可编程,以及有强大EDA软件支持等特性,十分适合实现DDS技术。Ahera是著名的PLD生产厂商,多年来一直占据着行业领先的地位。Ahera的PLD具有高性能、高集成度和高性价比的优点,此外它还提供了功能全面的开发工具和丰富的IP核、宏功能库等,因此Altera的产品获得了广泛的应用。Altera的产品有多个系列,按照推出的先后顺序依次为Classic系列、MAX(Multiple Array Matrix)系列、FLEX(Flexible Logic Element Matrix)系列、APEX(Advanced Logic Element Matrix)系列、ACEX系列、Stratix系列以及Cyclone等。
Max+pluslI是Altera提供的一个完整的EDA开发软件,可完成从设计输入、编译、逻辑综合、器件适配、设计仿真、定时分析、器件编程的所有过程。QuartuslI是Altera近几年来推出的新一代可编程逻辑器件设计环境,其功能更为强大。 

       用Max+pluslI设计DDS系统数字部分最简单的方法是采用原理图输入。相位累加器调用lmp_add_sub加减法器模块,相位累加器设计的好坏将直接影响到整个系统的速度,采用流水线技术能大幅度地提升速度。波形存储器(ROM)通过调用lpm_rom元件实现,其LPM_FILE的值*.mif是一个存放波形幅值的文件。波形存储器设计主要考虑的问题是其容量的大小,利用波形幅值的奇、偶对称特性,可以节省3/4的资源,这是非常可观的。为了进一步优化速度的设计,可以选择菜单Assign|Global Project Logic Synthesis的选项Optimize10(速度),并设定Global Project logic Synthesis Style为FAST,经寄存器性能分析最高频率达到100MHz以上。用FPGA实现的DDS能工作在如此之高的频率主要依赖于FPGA先进的结构特点。
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