金巳婷呂閃羅魏魏牛娃

基于AD9850的脈沖信號發(fā)生器的研究與設(shè)計?

金巳婷1呂閃1羅魏魏1牛娃2

（1.大連交通大學(xué)大連116028）（2.中央財經(jīng)大學(xué)信息學(xué)院北京100081）

基于目前對脈沖合成技術(shù)的要求越來越高，論文提出一種矩形脈沖信號發(fā)生器的設(shè)計，對電路中的主要模塊芯片AD9850進(jìn)行性能分析，同時引入切比雪夫濾波電路，以此輸出質(zhì)量高、頻率寬的矩形脈沖信號。經(jīng)實驗測量后，可輸出標(biāo)準(zhǔn)波形的矩形脈沖，且誤差在要求范圍之內(nèi)，設(shè)計可行。

AD9850芯片；切比雪夫濾波電路；矩形脈沖

Class NumberTN74

1引言

信號發(fā)生器是一種常用的信號源，其在時域計量學(xué)、時域特征分析以及數(shù)字通信等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，對矩形脈沖的波形要求也越來越高。然而大多數(shù)信號發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號均有不同程度的雜波分布，嚴(yán)重影響了波形的質(zhì)量以及精度［1～2］?；诖?，本文提出一種基于AD9850的脈沖信號發(fā)生電路的設(shè)計，引入切比雪夫濾波電路，以此濾除雜波，輸出高質(zhì)量脈沖信號。

2矩形脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計

2.1基本原理

本文所設(shè)計的矩形脈沖信號發(fā)生電路主控模塊為AD9850正弦波發(fā)生模塊，AD9850是美國ADI公司推出的具有高集成度頻率的典型合成芯片，主要由可編程DDS系統(tǒng)、高性能模數(shù)變換器（ADC）和高速比較器三部分構(gòu)成［3］?？删幊藾DS系統(tǒng)的核心是相位累加器，一般包括一個加法器和一個N位相位寄存器，N的取值范圍一般為24～32。當(dāng)有外部參考時鐘經(jīng)過時，寄存器以M步長遞加，當(dāng)經(jīng)過2N/M外部時鐘時，寄存器自動返回初始狀態(tài)，系統(tǒng)輸出正弦波，再經(jīng)過高速比較器與切比雪夫濾波電路輸出矩形脈沖［4～10］。具體的原理框圖如圖1所示。

DDS的帶寬相對較寬，頻率的分辨率也相對較高，可以輸出連續(xù)相位，轉(zhuǎn)換時間短，可靈活控制，具有較高的性價比［11～12］。

2.2硬件電路設(shè)計

1）AD9850正弦波發(fā)生模塊將輸入的正弦波轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦蚊}沖，其電路原理圖［13］如圖2所示。

圖1 原理框圖

圖2 AD9850電路圖

2）DDS的數(shù)字特性使其輸出的矩形脈沖在一定程度上仍含有雜波，因此本次設(shè)計引入切比雪夫濾波電路來將其濾除以得到頻譜純凈、精確度更高的脈沖信號。切比雪夫濾波電路信號衰減迅速，頻率響應(yīng)誤差小，雜波濾除效果明顯［14～15］。濾波電路如圖3所示。

圖3 濾波電路

3實驗結(jié)果及誤差分析

1）對切比雪夫濾波電路的的頻率響應(yīng)進(jìn)行仿真驗證，仿真結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，切比雪夫濾波電路的頻率衰減較快，這樣即可很好地濾除DDS電路中產(chǎn)生的雜波。

2）對脈沖信號發(fā)生器輸出矩形脈沖的幅值進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖5所示。

圖4 濾波電路頻率響應(yīng)

圖5 幅值特性曲線

實驗結(jié)果表明，本次設(shè)計的矩形脈沖發(fā)生器振幅的實際值與理論值基本接近，誤差均不超過0.5%，具有較高的精確度。

4結(jié)語

本文在前人研究的基礎(chǔ)之上，在信號發(fā)生電路中引入切比雪夫濾波電路，經(jīng)實驗證明，本次設(shè)計的電路能夠很好地濾除雜波，同時具有較高的精確度，適用于低功率電路，且電路設(shè)計簡單，實際運行穩(wěn)定可靠。

［1］郭允晟，蘇秉煒，方偉喬，等.脈沖參數(shù)與時域測量技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

GUO Yunsheng，SU Bingwei，F(xiàn)ANG Weiqiao，et al.Pulse parameter and time domain measurement［M］.Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2004.

［2］田芳寧，孫國強.脈沖信號發(fā)生器自動測試系統(tǒng)設(shè)計［J］.國外電子測量技術(shù)，2011（3）：44-45.

TIAN Fangning，SUN Guoqiang.Design of Automatic Test System for Pulse Signal Generator［J］.Foreign Electronic Measurement Technology，2011（3）：44-45.

［3］張晨亮，王紅星，張榛，等.基于FPGA的PSWF脈沖信號發(fā)生器設(shè)計［J］.電子測量技術(shù)，2014（1）：76-80，88.

ZHANG Chenliang，WANG Hongxing，ZHANG Chen，et al.Design of PSWF Pulse Signal Generator based on FPGA［J］.Electronic Measurement Technology，2014（1）：76-80，88.

［4］張慶玲，王凡.基于直接數(shù)字頻率合成芯片的正弦信號發(fā)生器［J］.電子測量技術(shù)，2008（9）：174-177.

ZHANG Qingling，WANG Fan.Sinusoidal Signal Genera?tor Based on Direct Digital Frequency Synthesizer［J］. Electronic Measurement Technology，2008（9）：174-177.

［5］杜丁丁，馬坤茹.數(shù)字信號發(fā)生器的設(shè)計［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009（1）：117-121.

DU Dingding，MA Kunru.Design ofdigitalsignalgenerator［J］.Journal Publishing Departmentof Agricultural Univer?sity of Hebei，2009（1）：117-121.

［6］高衛(wèi)東，尹學(xué)忠，儲飛黃.AD9850 DDS芯片信號源的研制［J］.實驗室研究與探索，2000（5）：92-95，98.

GAO Weidong，YIN Xuezhong，CHU Feihuang.Develop?ment of DDS AD9850 Chip Signal Source［J］.Laboratory Research and Exploration，2000（5）：92-95，98.

［7］肖漢波.一種基于DDS芯片AD9850的信號源［J］.電訊技術(shù)，2003（2）：47-50.

XIAO Hanbo.A Signal Source Based on DDS Chip AD9850［J］.Telecommunication Engineering，2003（2）：47-50.

［8］Data Sheet.CM OS，125 MHz Complete DDS Synthesize［Z］.AD9850 Analog Devices Inc.，1999.

［9］崔建鵬，趙敏，江帆.采用DDS技術(shù)實現(xiàn)的虛擬任意波形發(fā)生器［J］.計算機測量與控制，2003（7）：553-555.

CUI Jianpeng，ZHAO Min，JIANG Fan.Virtual Arbitrary Waveform Generator Using DDS Technology［J］.Comput?er Measurement&Control，2003（7）：553-555.

［10］徐金龍，劉宇紅，劉橋.基于DDS原理的任意波形信號發(fā)生器的設(shè)計［J］.現(xiàn)代機械，2006（4）：74-76.

XU Jinlong，LIU Yuhong，LIU Qiao.Design of Arbitrary Waveform Signal Generator based on DDS［J］.Modern Machinery，2006（4）：74-76.

［11］萬天才.頻率合成器技術(shù)發(fā)展動態(tài)［J］.微電子學(xué)，2004（4）：366-370，376.

WAN Tiancai.The Development Trend ofFrequency Syn?thesizer Technology［J］.Microelectronics，2004（4）：366-370，376.

［12］徐俊，黃釗，肖站，等.基于直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的信號發(fā)生器設(shè)計［J］.江蘇電器，2008（9）：6-9.

XU Jun，HUANG Tao，XIAO Zhan，et al.Design of Sig?nal Generator based on Direct Digital Frequency Synthe?sizer［J］.Jiangsu Electrical Appliances，2008（9）：6-9.

［13］戈東方.電力工程電氣設(shè)備手冊［M］.北京：中國電力出版社，1998：45-58.

GE Dongfang.Electrical Engineering Electrical Equip?ment Manual［M］.Beijing：China Electric Power Press，1998：45-58.

［14］韓世虎.廣義切比雪夫濾波器和波導(dǎo)雙工器理論與關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2007.

HAN Shihu.Research on Theory and Technology of Gen?eralized Chebyshev Filter and Waveguide Duplexer［D］. Chengdu：University of Electronic Science and Technolo?gy，2007.

［15］王一凡.廣義切比雪夫濾波器設(shè)計［D］.成都：電子科技大學(xué)，2007.

WANG Yifan.Design of Generalized Chebyshev Filter［D］.Chengdu：University of Electronic Science and Technology，2007.

Research and Design of Pulse SignalGenerator Based on AD9850

JIN Siting1LV Shan1LUO Weiwei1NIU Wa2
（1.Dalian Jiaotong University，Dalian 116028）
（2.Schoolof Information，Central University of Finance and Economics，Beijing 100081）

Based on the pulse synthesis techniques having become increasingly demanding currently，this paper proposes a design of rectangular pulse signal generator，analyzes the performance ofthe main circuit module chip AD9850，at the same time，introduces Chebyshev filter circuit to output rectangular pulse signal with high quality and wide frequency.After the experimental measurements，itcan outputstandard rectangularpulse signal，and the error is within the required range，the design is feasible.

AD9850 chip，chebyshev filter circuit，rectangular pulse signal

TN74

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.08.046

2017年2月9日，

2017年3月23日

金巳婷，女，碩士，研究方向：嵌入式技術(shù)、通信及關(guān)鍵技術(shù)。呂閃，女，碩士，研究方向：信號與信息處理、通信及關(guān)鍵技術(shù)。羅魏魏，女，碩士，研究方向：嵌入式技術(shù)、通信及關(guān)鍵技術(shù)。牛娃，女，研究方向：嵌入式技術(shù)、通信及關(guān)鍵技術(shù)。