[Abstract]:In this paper,we introduce the principle of designing a high waveform generator with DDS ,which can generate sine signal ,square signal,burst signal ,sawtooth siginal and so on,as well as its hardware , software structure and practical products.

[Keywords]: 　 DDS microcomputer control frequency source AD9854 AD9834;

[ 摘 要 ]: 论文介绍了用 DDS 芯片 AD9854 及 AD9834 产生正弦波、方波、脉冲波、三角波、锯齿波及各种调制波形信号发生器的方法 , 给出了电路的软件流程和部分实测波形。

[ 关键词 ]:DDS 单片机控制 频率源 AD9854 AD9834

频率源是现代通讯电子系统，测试仪器仪表，电子抗干扰系统实现高性能指标的关键技术之一，很多电子设备的功能实现都直接依赖于所用频率源的性能，利用频率合成技术实现频率合成源的发展大致经历了三个阶段 [1] ：直接频率合成，锁相式频率合成，直接数字频率合成。直接数字频率合成（ DDS- Digital Direct Frequency Synthesis ）是一种新的频率合成方法， DDS 由于具有极高的频率分辨率，极快的频率切换速度，频率切换时相位连续，易于功能扩展和全数字化便于集成等优点，因此被广泛用于雷达，通信，电子对抗和仪器仪表等领域。本设计中就是利用 DDS 芯片 AD9854 及 AD9834 来实现多种波形发生器。电路主要实现波形有：正弦波，方波，三角波，正向锯齿波，反向锯齿波、脉冲波及各种调制波形。

1 ． 波形产生系统

大家知道， DDS 的基本结构包括：相位累加器，正弦查询表 ROM ，数模转换器 DAC 等 . 其基本工作原理是：利用相位累加器在 N 位频率控制字 FCW （ Frequency Control Word ）的控制下，以参考时钟频率为采样率，产生合成信号的数字线性相位序列，将其高 P 位作为地址码通过正弦查询表 ROM （ Read Only Memory ）变换，产生 D 位对应信号波形的数字序列，再由数模转换器将其转换为阶梯模拟电压波形，最后由具有内插作用的低通滤波器 LPF 将其平滑为连续的正弦波形作为输出。在设计中，选择 AD9854 和 AD9834 两者相结合实现各种波形。其中，主要的波形由 AD9854 来实现，而 AD9834 用来辅助实现三角波和锯齿波。由键盘输入选择波形信息及频率、幅度，然后控制电路发出控制命令，控制信号波形产生电路以及信号处理电路及液晶显示，最后输出所需的波形。

AD9854 及 AD9834 芯片是 AD 公司高性能的单片 DDS 芯片，其中 AD9854 最高系统时钟有两种为 200MHz 和 300MHz ，本设计中因最高输出频率为 50MHz ，因此选用 AD9854AST 即可满足要求， AD9854AST 的系统时钟最大为 200MHz ，其内部集成了 48 － Bit 频率累加器、 48 － Bit 相位累加器、正余弦波形表、 12 位正交数模转换器以及调制和控制电路，该芯片能够在单片上完成频率调制、相位调制、幅度调制以及 IQ 正交调制等多种功能，其频率分辨率 1uHz ，频率切换时间最快达 100ns[4] 。而 AD9834 的最高频率是 50MHz ，用的是高速 10 位 DAC 输出，可以输出正弦波、三角波。由于集成了比较器，亦可以直接输出方波。另外具有数字可编程的频率和相位， 28 位的频率分辨率 [5] 。由于 AD9834 不能直接实现锯齿波，我们采用两片 AD9834 芯片来实现，其思想是利用一片 AD9834 输出的方波信号作为选择信号，去选择另外一片 AD9834 芯片的相位值，而这两个相位值相差 180 度，从而实现锯齿波的输出 [6] 。根据 AD9854 和 AD9834 的特点。由 AD9854 芯片实现正弦波、方波、脉冲波及各种调制波形。由一片 AD9834 产生三角波、两片 AD9834 结合实现锯齿波。

2. 控制电路及系统软件实现

本电路用单片机控制，因程序编译后有 24K 多，因此单片机芯片选用 ATMEL 公司的 AT89C51RC ，它具有 32K 的 Flash ROM 。而本系统中需用 20 个键，且存在按键复用，因此键盘选用周立功公司的键盘模块，其键盘控制芯片为 ZLG7290 ，采用 IC 总线通信。按键有 64 个 [7] 。液晶选用南京金鹏公司的 OCM4 ＊ 8 ，其最大可输入 64 个汉字 [8] 。

该系统软件因涉及到人机界面以及所有的波形都是频率、幅度及偏置可调的，因此程序较大。系统软件流程如图 1 所示：

3. 电路系统性能结果测试

在完成电路的硬件及软件的基础上，我们进行了各种波形的指标测定，图 2 为所测的部分实际波形，其中所测波形用的示波器为 Aligent 54622A ，其带宽为 100MHz ，采样率为 200MHz.
(a)50MHz 的正弦波形
(b)1MHz 的方波
(c)200KHz 的三角波
(d)10KHz 的锯齿波

4 ．结论

用 DDS 技术实现多种波形信号源的研制，有多种方法，本设计采用的方法直接利用了 DDS 芯片产生所有的功能，由于在电路上实现上外围电路比较少，简化了电路的设计。在设计中需特别注意的是锯齿波实现时两片 AD9834 的同步问题。

参 考 文 献
[1] 张厥胜，曹丽娜．锁相与频率合成技术．成都：电子科技大学出版社， 1995 ．
[2]Analog Devices Inc ． On line semiliar on DDS and PLL ， 2003 ．
[3]Analog Devices Inc ． A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis ． 1999 ．
[4]Analog Devices Inc ． AD9854-CMOS 300MHz Complete DDS Synthesizer ． 2000 ．
[5]Analog Devices Inc ． AD9834-CMOS 50MHz Complete DDS Synthesizer ． 1999 ．
[6]Niamh Collins ． DDS device produces sawtooth waveform ． July 10 ， 2003 ．
[7] 广州周立功单片机有限公司． ZLG7290 使用说明书． 2003 ．
[8] 金鹏科技有限公司．中文模块 C 型液晶图文显示器使用说明书． 2003 ．
[9] （美） Robert A.Witte ．电子测量仪器原理与应用．北京：清华大学出版社， 1995 ．