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基于LPC2132数字信号源的设计与实现

作者:时间:2012-12-22来源:网络收藏

摘要:介绍了基于为主控芯片的数字信号发生器的设计方法,分别采用直接数字频率合成(DDS)芯片和可编程逻辑器件(CPLD)产生正弦波、方波和三角波,并设计了模拟信号放大与增益控制电路。通过键盘可方便的切换不同信号,实现了波形稳定、精度较高、幅频在规定范内可调的新型
关键词:;DDS;CPLD

在计算机控制技术、通信技术飞速发展的今天,信号源作为现代电子产品设计和生产中的重要工具,其应用越来越广泛,对信号源的频率范围、稳定度、幅值与频率微调等提出较高的要求,普通的信号源已经不能满足现代电子技术的要求,因此,低成本高精度信号源的设计,在高校教学和产品开发中的推广使用具有非常重要的意义。本设计以PHILIPS公司生产的微控制器为主控芯片,采用专用的直接数字合成(DDS)芯片AD9850产生正弦波和方波,的采用LPC2132+CPLD(EPM7128AETC100)方案产生三角波,设计了模拟信号放大与增益控制电路。可以实现多种波形输出,输出信号频率和电压峰-峰值步进可调,是一款新型的数字可调信号源。

1 系统原理与硬件设计
信号源的硬件整体结构如图1所示。以单片机LPC2132为控制核心,主要由键盘与LCD显示模块、正弦波和方波发生模块(DDS)、三角波发生模块(CPLD与高速D/A)、增益控制和放大模块组成。系统设计方案是根据信号源连续可调多波形输出的要求,采用MCU发送频率控制字给DDS芯片AD9850来实现的正弦波和方波的连续输出,而三角波的实现是由MCU发送频率控制字给CPLD和D/A产生。同时,单片机可以控制模拟转换开关选择输出波形,通过对放大驱动电路的数字电位器控制改变输出增益。信号的类型、幅度和频率的设置及显示,由键盘和LED显示器实现。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/185507.htm

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1.1 直接数字频率合成的原理
直接数字合成技术DDS(Direct Digital Synthesizer)是应用十分广泛的频率合成技术,用数字的方法获得一个正弦信号原理如下:设单频正弦信号表达式为:
Sout=Asinωt=Asin(2πfoutt) (1)
为了便于采用数字技术,对连续的正弦信号进行离散化处理,即把相位和幅值均转化为数字量。用频率为fclk的基准时钟对正弦信号进行抽样,在一个基准时钟周期Tclk内,相位θ的变化量为:
b.jpg
上式表明,在基准时钟信号频率fckl确定的情况下,输出正弦信号的频率值fckl决定于M的大小,且与M呈线性关系。M称为频率控制字,N为相位累加器字长。当M取1时,可以得到输出最小频率,即频率分辨率为d.JPG
将相位转化为数字量以后,正弦信号描述为如下形式:
e.JPG
其中Mk-1指前一个基准时钟周期的相位值。
由此可知,只要用频率控制字M进行简单的累加运算,就可以得到正弦函数的当前相位值。而正弦信号的幅值就是当前相位值的函数。获得正弦信号的方法如图2所示:先构建一个N位的相位累加器,在每一个时钟周期内,将相位累加器中的值与频率控制字相加,得到当前相位值。将当前相位值作为ROM的地址,读出ROM中的正弦渡数据,再通过D/A转换成模拟信号。只需改变频率控制字,就可以一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出,此正弦波可直接经过比较器可转换为方波输出。

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关键词: 2132 LPC 数字信号源

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