电子世界 ２００５ 年 １２ 期
29
校园电子
目前 信号源的产生一般采用两种方式 一是采用传统的
波形振荡方式
如常见的 ５５５ ＭＡＸ０３８ 等芯片 采用外接阻容
介质来达到频率合成的目的
虽然电路简单 但频率控制复杂
不易数字化 特别是在高频波段 如果电路设计不当波形容易
失真
二是采用直接数字频率合成（ＤＤＳ）方式 即通过可编程技
术从一个标准参考时钟产生多种频率
主要优点是信号源的相
对带宽较宽
频率分辨率高 可产生宽带正交信号及其他多种
调制信号
控制灵活方便 具有较高的性价比 广泛应用于通
信
雷达等领域 是目前频率合成的发展方向
ＤＤＳ 芯片目前在国内应用较多的是美国 ＡＤＩ 公司的 ＡＤ９８
ＡＤ９９ 系列 典型的如 ＡＤ９８５０ ＡＤ９８５２ ＡＤ９９４４
等
下面以 ＡＤ９８５０ 为例来说明信号源频率合成的基本结构以
及 ＡＤ９８５０ 和单片机的接口
系统结构及原理
本系统主要由 ＤＤＳ 模块 ＡＤ９８５０ 单片机控制单元 键盘
液晶显示 输出运算放大模块 Ｄ／Ａ 转换模块 幅度控制模块
组成
系统的结构框图如图 １ 所示 通过键盘输入用户要生成
的频率和调制方式
控制 ＤＤＳ 模块产生波形 并在液晶面板上
显示出来
除了可以显示一般的正弦波 方波和锯齿波 而且
能够通过软件编程实现各种调制波形如调幅
调频模拟调制信
号以及 ＦＳＫ
ＰＳＫ 和 ＡＳＫ 数字调制信号 分别介绍如下
１ ＤＤＳ 芯片 ＡＤ９８５０
ＡＤ 公司的 ＡＤ９８５０ 芯片是典型的 ＤＤＳ 芯片
采用先进的
ＣＭＯＳ 工艺
ＳＳＯＰ 小型封装（引脚见图 ４） 内含可编程 ＤＤＳ 系统
的高速比较器
能实现全数字编程频率合成 它的核心是由一
个加法器和一个３２位寄存器组成
每来一个外部时钟 相位寄
存器以步长 Ｍ 递加 其输出与相位控制字相加后到正弦查询表
查出对应的数字幅度信息
再把相位信息映射成正弦波幅度信
号
驱动 ＤＡＣ 输出模拟量 图 ２ 为 ＤＤＳ 芯片 ＡＤ９８５０ 的基本原
理图
２．ＤＤＳ 芯片的接口时序
ＡＤ９８５０ 芯片的 Ｄ／Ａ 转换时间可达到 ３．２ｎｓ 它根据处理器
发出的频率和相位控制字来实现输出信号频率及相位的调整
处理器的频率和相位控制字时必须严格按照图３ 的时序来完成
ＡＤ９８５０ 有 ４０ 个控制字 Ｗ０ Ｗ１ Ｗ２ Ｗ３ 和 Ｗ４ 前 ５ 位
用于控制相位
第６ 位用于电源休眠 第 ７ ８ 位为控制工作方
式
最后的３２位用来控制输出正弦波的频率 由高到低位输出
由频率和控制字之间的关系 我们得出输出任意频率正弦波的
函数
只要输入想要的频率就可以输出相应的波形 非常方便
控制
ＳＴＣ８９Ｃ５８ 单片机和 ＤＤＳ 芯片 ＡＤ９８５０ 的接口
ＡＤ９８５０ 芯片的控制有并行和串行两种方式
并行方式要
占用较多的 ＣＰＵ 的资源
但是控制简单灵活 传输速度较高
本方案即采用并行方式 其中控制处理器选用宏晶公司的
ＳＴＣ８９Ｃ５８ 单片机
相关内容说明如下
１ ＳＴＣ８９Ｃ５８ 单片机 宏晶公司生产的 ＳＴＣ８９Ｃ５８ 是一
种新型的 ５１ 内核的单片机
它内部包含 ３２Ｋ ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ １．２Ｋ
ＲＡＭ
具有超低功耗 正常工作模式下典型功耗为 ４ ７ｍＡ 空
闲模式下小于 ２ｍＡ
ＳＴＣ８９Ｃ５８ 与传统的 ５１ 单片机相比具有超
强的抗干扰能力
每个 Ｉ／Ｏ 口对 Ｖｃｃ 和 ＧＮＤ 均进行了二极管箝
位保护
因此输入电压范围宽 不怕电源抖动 芯片内置高抗
静电
ＥＳＤ保护 电路 可轻松抗过２０００Ｖ的快速脉冲干扰 同
时对单片机的电源
时钟 复位电路都进行了特殊处理 避免
引入干扰
ＳＴＣ８９Ｃ５８ 的另一特点是高速 外部时钟频率最高可到
８０ＭＨｚ
再经过内部 ＰＬＬ 倍频 可达到 １６０ ＭＨｚ 大大高于传
基于 ＡＤ９８５０ ＤＤＳ 芯片的
宽频信号源
兰州交通大学 信息与电气工程学院 赵天时 严天峰
摘要 提出了一种基于单片机控制的 ＤＤＳ 方式的高速宽频信号源系统 并对其中的 ＬＣＤ 显示 输出运算放大模块 Ｄ／Ａ 转
换模块
幅度控制模块等进行了介绍 该系统可以产生任意频率的正弦 方波 三角波信号及其各种模拟和数字调制信号功能
并且具有频率范围宽 步进小 幅度和频率的精度高等优点
图 １
图 ２
图 ３
