基于ML2035的简易正弦信号发生器(05-100)

　　正弦信号源是一种广泛应用的信号源,对它的要求也随着技术的发展越来越高。传统的正弦信号发生器往往在低频输出时的频率的稳定度和精度等指标都不高。为了获得高频率稳定度的信号源,往往采用锁相环实现,但这种方法电路复杂、体积庞大。近年来,DDS技术由于具有容易产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号,这在电子测量、雷达系统、调频通信、电子对抗等领域得到了十分广泛的应用。然而,如果选用通常的ADI公司的系列DDS芯片研制低频正弦信号发生器,往往需要外部微处理器,因此电路较复杂,并且频率稳定度不佳。为此,笔者基于ML2035设计简易的正弦信号发生器,它具有外围元器件少,电路实现简单,可以不需要外部微处理器的特点。

　　ML2035是Micro Linear公司的一款单片正弦信号发生芯片,它可以在几乎不需要其它外围器件的条件下,产生直流到25kHz的正弦信号,并且它的输出正弦信号频率可以由16比特的串行比特字控制。因此,ML2035可以广泛地应用于需要价格低、精度高的正弦信号发生器的无线通信或调制解调等领域。ML2035的主要特点如下：

• 　　输出正弦信号频率为直流到25kHz;
• 　　具有低增益误差和低谱波畸变性能;
• 　　具有3线SPI兼容性串行微处理器接口,并具有数据锁存功能;
• 　　具有不需要外围器件的全集成解决方案功能;
• 　　频率分辨率可达1.5Hz(+-0.75Hz)(当输入时钟频率为12MHz);
• 　　自带3-12MHz的内部晶振
• 　　具有同步和异步的数据加载功能。

　　表1 使用常见标准晶振时ML2035所需频率控制字和频率误差情况

　　正弦信号的产生

　　ML2035的基本原理和DDS一样,它内部主要由正弦信号产生、晶振和串行数字接口等部分组成。但是,ML2035的外围电路简单,它仅有8个引脚。ML2035的可编程频率发生器的基本原理和直接频率合成器(DDS)的基本原理完全一样。DDS芯片一般由频率控制字、相位累加器、正弦查询表、D/ A 转换器和低通滤波器组成。DDS芯片的核心部件是相位累加器,它由N 位加法器与N 位相位寄存器构成,它类似一个简单的计数器。每来一个时钟脉冲,相位寄存器的输出就增加一个步长的相位增量值,加法器将频率控制数据与累加寄存器输出的累加相位数据相加,把相加结果送至累加寄存器的数据输入端。相位累加器进入线性相位累加,累加至满量程时产生一次计数溢出,这个溢出频率即为DDS的输出频率。正弦查询表是一个可编程只读存储器(PROM),存储的是以相位为地址的一个周期正弦信号的采样编码值,包含一个周期正弦波的数字幅度信息,每个地址对应于正弦波中0~360o范围的一个相位点。将相位寄存器的输出与相位控制字相加得到得数据作为一个地址对正弦查询表进行寻址,查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度信号,驱动DAC,输出模拟信号;低通滤波器平滑并滤除不需要的取样分量,以便输出频谱纯净的正弦波信号。