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高速ＤＤＳ集成芯片ＡＤ9851原理及应用文章介绍了高速DDS芯片AD9851的内部结构、工作原理及功能特点,利用CPLD控制的简单接口实现了正弦波、频率键控波、相位键控波的产生。
标签：DDSAD9851CPLD频率键控相位键控频率合成技术发展至今,DDS(Direct Digital Synthesis)可谓后起之秀。
DDS以其高精度,频率建立和频率切换快,可控制性好,容易实现扫频和频率调制等优点得到了飞速的发展。
DDS通常通过在CPLD或FPGA内设置逻辑电路来实现,理论上可以达到MHz级的信号输出。
但是对于高频信号,DDS的输出波形容易产生由于DA速度不够而带来的失真,同时产生高频信号要求D/A转换后级的I-V转换电路中的运放具有很高的带宽增益积和响应速度。
经实验测试,FPGA内部实现DDS在输出3MHz信号时幅值已经不稳定。
而专用DDS芯片克服了以上缺点,本文介绍的就是其中表现优秀的一款高速DDS芯片。
AD9851结构和工作原理AD9851是Analog Device公司推出的采用先进CMOS技术生产的具有高集成度的低功耗直接数字频率合成器。
内置可软件选通的高速时钟6倍频电路可以只用外部提供较低时钟而产生较高内部参考时钟,对于实际应用中的内部工作频率150MHz,仅需一个25MHz晶振即可,因此减小了高频辐射,提高了系统的电磁兼容能力。
32位的频率累加器可以实现高精度的频率步进,10Bit高速DA转换器可以保证输出信号波形的稳定。
另外,高速比较器可以实现由正弦波到方波的变换,从而直接提供数字电路使用。
各功能模块见AD9851的内部结构框如图1所示。
AD9851控制说明AD9851的可编程功能主要是通过对内部的5个输入数据寄存器写入40位的控制字来实现的。
其控制字寄存器的内容如表1所示:在150MHz系统时钟的情况下频率分辨率是0.035Hz,相位最小步进是11.25°。
控制字的写入有并行和串行两种方式,并行方式是通过数据总线D0-D7来完成的。
DDS芯片AD9851及其在跳频通信系统中的应用DDS芯片AD9851及其在跳频通信系统中的应用信息产业部电子第54所高保生摘要：本文介绍了直接数字频率合成技术的发展及原理，重点分析了DDS芯片AD9851的原理及其在跳频系统中的应用。
关键词：DDS；AD9851；跳频通信；频率合成跳频通信技术是一种抗干扰通信技术，近年来得到广泛的应用。
跳频通信的核心技术之一是跳频频率合成技术。
频率合成技术主要有三种方式，即直接合成、锁相频率合成和直接数字合成(DDS)。
其中直接数字合成DDS较前两种方法有很大不同，它直接对参考正弦时钟进行抽样和数字化，然后通过数字计算技术进行频率合成。
与其它频率合成方法相比，它的优点是：相位连续，频率分辨率高，频率转换速度快。
另外还具有价格低廉和良好的可再调制性能。
而跳频频率合成器要求频率转换速度快，输出频率范围宽，而且易于使用，由此可见高速DDS很适合于用作跳频频率合成器。
1.DDS的原理及特点如图1所示，DDS由相位累加器、正弦查表、D/A转换器和低通滤波器组成。
图1中的参考时钟是一个稳定的晶体振荡器，用它来同步整个合成器的各个组成部分，相位累加器类似于一个简单的计数器，在每个时钟脉冲输入时，它的输出就增加一个步长的相位增量值。
相位累加器把频率控制字FSW的数据变成相位抽样来确定输出频率的大小。
相位增量的大小随外部指令FSW的不同而不同，一旦给定了相位增量，输出频率也就确定了。
当用这样的数据寻址时，正弦查表就把存储在相位累加器中的抽样值转换成正弦波幅度的数字量函数。
D/A变换器把数字量变成模拟量，低通滤波器进一步平滑并滤掉带外杂散，得到所需的信号波形。
DDS的输出频率f O和参考时钟fr、相位累加器长度N以及频率控制字FSW的关系为：f O=f r·FSW/2NDDS的频率分辨率为：Δf O=f r/2N由于DDS的输出最大频率受奈奎斯特抽样定理限制，所以：f max=f r/2目前，DDS产品有Qualcomm公司的Q2334、Q2368；AD公司的AD7008，AD9850，AD9851等，本文主要以AD公司的AD9851进行介绍。
基于DDS芯片AD9851的精密跳频信号发生器时间:2007-5-9作者:罗正宁、张斌、黄成甲、陈来源:摘要：直接数字频率合成（Direct Digital Frequency Synthesis简称DDS）是近年来迅速发展起来的一种新的频率合成方法，广泛应用于通讯、导航、雷达、遥控遥测、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域。
而AD9851是美国模拟器件公司（ADI）最新推出的高品质、高集成度DDS芯片。
本设计采用该DDS芯片作为核心元件，以ATmage 16单片机为主控器件，1602点阵式字符型液晶显示模块作为显示器，构成了一种精密的DDS信号发生器。
文中详细介绍了DDS的基本工作原理以及该精密信号发生器的软、硬件设计方法，给出了具体的程序设计方案。
设计实现的信号发生器，输出频率范围为0～6 0MHz、最小步进为1Hz、输出信号幅度大于0.8Vp-p、杂散小。
关键词：直接数字频率合成（DDS）；AD9851；AVR；信号发生器；频率控制字The Design of Precision Signal Generator on the Base of DDS chip AD9851 Abstract:Direct Digital Frequency Synthesis is a kind of new synthetic me thod,which is applied widly is the fields of communication,navigation,radar remote control,telemetering,electronic antagonism and modern instrument-making industry.AD9851 is a kind of chip with high suality and high integr ated,which is popularized lately by ADI corporation.The precision signal ge nerator,which can generate a export freguency up to 60 MHz,the minimum step is 1 Hz,the extent of export signal is more than 0.6 Vp-p and the m inimum emission,base on the DDS chip as a core element,the ATmage16 Microcontroller as a main control element, LCD1602 Liguid Crystal Display module as a monitor.This paper introduces the working principle of DDS,th e design method of the precision sig anal generator’s software and hardwar e in details, and advances the specific design scenario of procedure as wel l.Keyword: DDS; AD9851; AVR; Signal generator; Frequency control word1 前言信号源作为一种基本电子设备,无论是在教学、还是在科学技术研究中，都有着广泛的使用。
AD9850/9851DDS电路使用说明书江苏省无线电运动协会2007年3月9850/9851DDS电路简介AD9850/9851DDS电路是专为业余无线电电台设计的，它提供本机振荡信号和波段控制信号，特别适合做自制电台的本振源及老电台改造。
本电路使用有背光1602型通用液晶显示器，显示接收频率及工作模式。
电路大部分元器件为贴片封装，体积小，便于安装（PCB尺寸：36*93mm）。
在满足基本应用的条件下尽量简化设计，以提高性价比。
本电路可以使用AD9850（时钟100MHz）或AD9851（时钟20MHz）芯片，由用户设置。
中频频率可以由用户任意设置。
波段控制输出可以选择4波段或9波段，由用户设置。
所有设置均由软件实现并保存在芯片内。
关机前的工作频率将被保存，下次开机将工作在这个频率。
为简化电路，10MHz以下设计为高本振、10MHz以上为低本振，这样只要一个插入载频即可以完成对10MHz以下的LSB解调和10MHz以上的USB解调。
当然也可以用两个插入载频实现任意频率的上下边带解调。
主要功能如下：1．频率范围：0.1-30MHz2．频率分辨率：10Hz3．频率步进：10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、1MHz4．输出电平：约5dBm5．存储频点：20个存储频点可由用户任意设置。
6．显示模式：USB、LSB、CW、AM、FM7．接收频率微调：具有加减80KHz的接收频率微调功能。
8．收发转换：两种发信方式：普通方式和CW方式。
9．电源：电压8-12V DC，电流约180mA(背光打开)，110mA（背光关闭）。
其他功能：1．频率校正：对DDS芯片的基准频率误差可通过软件设置校正。
2．边带切换：10MHz以下为LSB、10MHz以上为USB，自动切换。
CW发信方式是利用了DDS的特点而特别设计的，如果选择这种方式，则发信时DDS将直接输出所需的频率而不需要任何频率变换，简化了发信电路。
基于DDS芯片AD9851的步进频率源的设计与实现徐晓林1，刘四新2（1.沈阳航空工业学院，辽宁沈阳 110136；2.吉林大学，吉林长春 130000）【摘 要】直接数字频率合成是现代频率合成技术的一种高新技术，以其频率分辨率高、相位噪声低、频率转换时间短等特点广泛应用于通信、雷达、宇航、电视广播等应用领域。
文章以DDS芯片AD9851为基础，采用AT89S51单片机分别对AD9851进行串行与并行控制，然后阐述了如何利用AD9851设计了一种应用于探地雷达的步进信号源。
【关键词】DDS；AD9851；串行与并行；步进频率源【中图分类号】TN74 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)05-0062-02（一）引言随着微电子技术的不断进步，在通信、雷达、宇航、电视广播、遥控遥测和电子测量仪器等应用领域往往需要在一个频率范围内提供一系列高准确度和稳定度的频率源，所以频率源是现代电子系统的关键，而寻求一种高稳定度，高分辨率的信号源是最主要的，一种新型频率合成技术—直接数字式频率合成(DDS)正飞速的发展，其性能和特点相比其他频率合成技术更具有优越性，表现在相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比，这是传统模拟技术无可比拟的。
运用DDS技术合成频率是目前频率合成领域中最为先进的技术，也是目前频率合成的发展方向。
（二）DDS的工作原理直接数字频率合成技术是从相位概念出发，直接对参考正弦信号进行采样，得到不同的相位，通过相位描述正弦函数。
DDS以稳定度高的参考时钟为参考源，利用采样定理，通过查表法产生波形。
它的基本结构包括相位累加器，加法器，波形存储器（ROM），D/A转换器，和低通滤波器（LPF），其基本原理可由图1表示。
图1DDS原理图DDS系统的核心是相位累加器，在采样时钟信号c f的控制下，通过由频率控制字控制的相位累加器输出相位码，即每来一个时钟脉冲c f，相位累加器的输出就增加一个相位增量值，相位累加器按频率控制字K产生信号数字化拟合所需的线性相位取样值，对波形存储器寻址，将存储于只读存储器的波形量化采样后,数据值按一定的规律读出，D/A转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号，经低通滤波器用于滤除不需要的频率分量，以输出频谱纯净的正弦波信号。
AD9851信号发生器电路图原理本文基于直接数字频率合成(DDS)原理，采用AD9851型DDS器件设计一个信号发生器，实现50Hz～60MHz范围内的正弦波输出。
通过功率放大，在50Ω负载的情况下，该信号发生器在50Hz～10MHz范围内输出稳定正弦波，电压峰峰值为0～5V±0．3V。
0引言直接数字合成(Direct Digital Synthesis—DDS)是近年来新的电子技术。
单片集成的DDS产品是一种可代替锁相环的快速频率合成器件。
DDS是产生高精度、快速变换频率、输出波形失真小的优先选用技术。
DDS以稳定度高的参考时钟为参考源，通过精密的相位累加器和数字信号处理，通过高速D／A变换器产生所需的数字波形(通常是正弦波形)，这个数字波经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形。
DDS系统一个显著的特点就是在数字处理器的控制下能够精确而快速地处理频率和相位。
除此之外，DDS的固有特性还包括：相当好的频率和相位分辨率(频率的可控范围达μHz级，相位控制小于0．09°)，能够进行快速的信号变换(输出DAC的转换速率百万次／秒)。
1AD9851集成芯片简介AD9851是在AD9850的基础上，做了一些改进以后生成的具有新功能的DDS芯片。
AD9851相对于AD9850的内部结构，只是多了一个6倍参考时钟倍乘器，当系统时钟为180MHz时，在参考时钟输入端，只需输入30MHz的参考时钟即可。
AD9851是由数据输入寄存器、频率／相位寄存器、具有6倍参考时钟倍乘器的DDS芯片、10位的模／数转换器、内部高速比较器这几个部分组成。
其中具有6倍参考时钟倍乘器的DDS芯片是由32位相位累加器、正弦函数功能查找表、D／A变换器以及低通滤波器集成到一起。
这个高速DDS芯片时钟频率可达180MHz，输出频率可达70MHz，分辨率为0．04Hz。
AD9851可以产生一个频谱纯净、频率和相位都可编程控制且稳定性很好的模拟正弦波，这个正弦波能够直接作为基准信号源，或通过其内部高速比较器转换成标准方波输出，作为灵敏时钟发生器来使用。
多个基于DDS芯片AD9850/AD9851的合成器的同步方法一．概述在许多应用中，要求产生两个或者更多明确的相位相关的正弦信号，例如相位正交，美国ADI( Analog Devices Inc)公司推出的AD9850和AD9851 DDS集成芯片就可以提供这样的正弦信号。
本文详细地介绍了DDS芯片AD9850/AD9851的基本原理以及多个基于DDS芯片AD9850/AD9851的合成器的同步方法，提供了实现的步骤和指令，并且讨论了产生相位错误的可能原因。
二．基本原理1、AD9850/AD9851的基本特点和工作原理AD9850/AD9851是AD公司生产的最高时钟为125MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器。
它结合一个片内高速、高性能DAC和比较器构成一个完整的数字控制可编程频率合成器，是具有时钟产生功能的高集成度芯片。
由于采用了CMOS技术，其功耗较小，在＋5V 电源供电，125MHz时钟时，能以380mW的功率工作。
AD9850/AD9851具有以下特点：a)125MHz的时钟频率；b)集成在一块集成电路芯片上的高性能DAC以及高速比较器；c)5bits相位调制；d）32bits频率控制字；e）40MHz模拟输出时，DAC输出的抑制寄生动态范围SFDR>50dB；f) ＋5V电源供电，125MHz时钟时，功率为380mW；g)简化的控制接口，并行或串行输入形式；h)极小的28管脚表面封装形式。
图1为AD9850/AD9851的功能模块图。
由此可以看出，这两种芯片只有微小的区别，那就是AD9851有一个6x时钟乘法器和MUX，而AD9850没有。
在DDS (Direct Digital Synthesis，直接数字式频率合成)内核前有两个寄存器，第一个是移位寄存器，它接收5字节的并行数据或者40位的串行数据，由字输入时钟信号W_CLK将数据锁存到该寄存器中。
当第二个寄存器由FQ_UD信号触发后，它就会将移位寄存器中的内容送到DDS内核，此过程在系统时钟信号的下一个上升沿完成。
学号：070275070河南大学2011届本科毕业论文基于AD9851的DDS信号源发生器DDS Signal Generator based on AD9851论文作者姓名：魏登明作者学号：070275070所在学院：计算机与信息工程学院所学专业：自动化导师姓名职称：赵建军（教授）论文完成时间：2011年5月10日2011年5月10日河南大学2011届毕业设计（论文、创作）开题报告（学生本人填写）河南大学2010届毕业论文（设计、创作）任务书（导师根据学生的开题报告填写）指导教师签名：2011年4 月5 日河南大学2011届毕业设计（论文、创作）中期检查表（导师只填写评语，其他由学生填写）河南大学2011届毕业论文（设计、创作）教师评阅成绩表学院名称：计算机与信息工程学院河南大学2010届毕业论文（设计、创作）综合成绩表备注：一、论文的质量评定，应包括对论文的语言表达、结构层次、逻辑性理论分析、设计计算、分析和概括能力及在论文中是否有新的见解或创新性成果等做出评价。
从论文来看学生掌握本专业基础理论和基本技能的程度。
二、成绩评定采用结构评分法，即由指导教师、评阅教师和答辩委员会分别给分（以百分计），评阅教师得分乘以20%加上指导教师得分乘以20%加上答辩委员会得分乘以60%即综合成绩。
评估等级按优、良、中、差划分，优90-100分；良76-89分；中60-75分；差60分以下。
三、评分由专业教研室或院组织专门评分小组（不少于5人），根据指导教师和答辩委员会意见决定每个学生的分数，在有争议时，应由答辩委员会进行表决。
四、毕业论文答辩工作结束后，各院应于6月20日前向教务处推荐优秀论文以汇编成册，推荐的篇数为按当年学院毕业生人数的1.5%篇。
五、各院亦可根据本专业的不同情况，制定相应的具有自己特色的内容。
须报教务处备案。
河南大学本科生毕业论文（设计、创作）承诺书说明：学生毕业论文（设计、创作）如有保密等要求，请在备注中明确，承诺内容第2条即以备注为准。
