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一种新型的正弦信号发生器的设计与实现

作者:时间:2011-03-16来源:网络收藏

  1.5 输出信号调理部分

  D/A转换电路如图7所示,选用的是12位高速D/A器件AD9713,该器件具有更好的静态性能和动态特性。AD9713B更新速率可达100MS/ s。由于该D/A转换器是针对DDS、波形重构和高质量图像信号处理等应用而设计的,这款芯片在动态特性方面表现特别突出,并且具有优良的谐波抑制能力。AD9713输出满量程电流输出是由VCONTROLAMP IN和RSET决定的,图7中AD9713采用内部参考电压,输出满量程电流为-20 mA。

D/A转换电路

图7 D/A转换电路

  幅度调节电路是由放大器组成。高频信号放大要求放大器有足够的输出电压转换速率,在正弦波的情况下,放大器所需要的最大摆率SR=2πω=2πAf,其中ω为信号的角频率,A为信号幅度,f为频率。此外,幅度调节电路要求带低阻负载,放大器的电流输出能力也是个重要参数,要在50 Ω负载上输出6 V信号,则放大器至少要有120 mA的连续电流输出能力。考虑以上原因,本文选择AD公司的高速运放AD811作为输出放大器,它是一个宽带高速电流反馈型运算放大器,其各项参数非常适合上述指标:小信号带宽(G=+2时)达120 MHz,电压摆率SR为2 500 V/μs,全谐波失真THD为-74 dB(10 MHz),输出电流达100 mA,其短路输出电流可达150mA。

  幅度调节电路如图8所示,图中R3和R4起分流作用,限制用于I/V转换的电流,1个电流反馈的高速放大电路。它把AD9713输出的电流转换成电压,通过反馈电阻Rf的电流决定AD811输出的幅度为6 V。为了增大后级的带负载能力设计了后级电压跟随,模拟输出的最后部分是滤波电路,滤波器的选择主要取决于系统所要输出的波形,在50 Ω的负载电阻上的电压峰峰值为6±1 V。幅度调节电路

图8  幅度调节电路

  1.6 频率值的接收与显示

  键盘、显示部分用来实现用户与单片机的交互。系统采用中断查询的方式接收通过键盘输入的频率值。该频率值一方面送到数码显示接口进行显示,另一方面转化成频率控制字送往相位累加模块。

  2 系统软件设计

  单片机程序采用C语言,在Keil uV2环境下编译,用WAVE6000L仿真器调试CPLD在MAXPLUSⅡ下开发,采用VHDL语言编程。

  关于CPLD部分,相位测量仪和数字移相信号发生器采用ALTERA公司的EP1K30TC144-3FPGA芯片,原理图已经在前面的分析中。关于单片机部分,程序流程图如图9所示。

程序流程图

图9 程序流程图

  3 功能及指标测试

  利用测试仪器:EE1641B1型函数信号发生器/计数器,直流稳压电源GPS-3303C、60 MHz示波器TDS1002,高频测试仪等对设计的信号发生器进行性能测试。正弦波的频率范围、步进、在50 Ω负载上的输出电压幅度,失真度测量如表1所示,频率稳定度测量如表2所示,步进为10%的幅度调制测试如表3所示,调制信号为1 kHz的频率调制测试如图10所示,二进制PSK、ASK如图11和图12所示。

表1 正弦波实验观察结果

正弦波实验观察结果

表2 正弦波频率稳定度测试结果



关键词: 正弦信号发生器

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