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第七届高等电子设计大赛题目：信号发生器小组成员：王彬宇应用物理专业201105080107 寿耘信息工程专业201113010730 徐婷婷信息工程专业201113010828二O一四年五月本次设计是关于直接数字频率合成技术（DDS）的信号发生器的设计与实现。
设计以DDS芯片AD9833为频率合成器，以单片机STC89C52为进程控制和任务调度中心，并采用数模转换器TLC5615和模拟乘法器AD633组成幅值调节电路，实现幅值连续可调的波形发生器的设计方案。
且用LCD1602液晶显示及键盘构成人机交互模块，可通过按键切换输出的波形，使之输出不同频率和幅值的正弦波三角波和方波。
该信号发生器输出的信号频率范围为100HZ~100KHZ,幅值可以在0V~5V内进行步进调节。
测试表明该DDS信号发生器具有工作稳定，精度高，失真度小，控制灵活的优点，具有广泛的应用前景。
ABSTRACTThis design is the design and implementation on the direct digital frequency synthesis (DDS) signal generator. AD9833 DDS chip design frequency synthesizer, a microcontroller STC89C52 for process control and mission control center, and the use of digital-analog multiplier AD633 TLC5615 and composition of the amplitude adjustment circuit, continuously adjustable amplitude waveform generator design. And a liquid crystal display and a keyboard constituting LCD1602 HCI module, through the key switch output waveform, so that the output sine wave of varying frequency and amplitude of the triangular wave and square wave. Signal frequency range of the signal generator output to 100HZ ~ 100KHZ, stepping amplitude can be adjusted within the 0V ~ 5V. Tests show that the DDS signal generator with job stability, high accuracy, low distortion, controlled flexible benefits, has broad application prospects.1设计要求 (1)1.1任务 (1)1.2要求 (1)1.2.1基本要求 (1)1.2.2发挥部分 (1)2系统方案设计与论证 (1)2.1频率合成器的方案论证与选择 (1)2.2主控芯片的方案论证与选择 (2)2.3显示模块的方案论证与选择 (2)2.4系统总体构框图 (2)3原理分析与系统硬件设计 (3)3.1 STC89C52单片机最小系统 (3)3.1.1键盘接口设计 (3)3.1.2 LCD1602接口设计 (4)3.2基于DDS的信号发生电路设计 (5)3.2.1 AD9833简介及与单片机接口 (5)3.2.2 AD9833的外围电路设计 (6)3.2.3基于AD633、TLC5615、OP37的幅度调节模块设计 (7)3.3电源设计 (11)4软件设计 (12)4.1总体方案 (12)4.2程序流图 (13)4.3各模块说明 (14)5系统测试 (29)5.1测试结果 (29)5.2系统所达技术指标 (31)6结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附件 (34)1.设计要求1.1任务设计并制作一台信号发生器，分别能够产生正弦波、方波和三角波。
基于AD9833的高精度可编程波形发生器系统设计来源：国外电子元器件1 引言频率合成器在通信、雷达和导航等设备中既是发射机的激励信号源，又是接收机的本地振荡器；在电子对抗设备中可作为干扰信号发生器；在测试设备中则作为标准信号源。
因此频率合成器被称为许多电子系统的“心脏”。
而设计高精度，易于操作的频率合成器则是核心，因此，这里提出了一种基于DDS AD9833的高精度波形发生器系统解决方案。
用户可直接编辑设置所需的波形频率和峰峰值等信息，利用串口将配置信息发送到电路板，实时控制波形。
该系统设计已成功应用于某型雷达测速仪测试设备。
2 AD9833简介AD9833是ADI公司的一款低功耗、DDS器件，能够输出正弦波、三角波、方波。
AD9833无需外接元件，输出频率和相位可通过软件编程设置，易于调节。
其频率寄存器为28位，主频时钟为25 MHz时，其精度为0．1 Hz；主频时钟为l MHz时．精度可达0．004 Hzt2。
AD9833内部有5个可编程寄存器：1个16位控制寄存器，用于设置器件_T作模式；2个28位频率寄存器和2个12位相位寄存器，分别用于设置器件输出正弦波的频率和相位。
AD9833有3根串行接口线，可与SPI，QSPI，MICRO-WIRE 和DSP接口标准相兼容。
在串口时钟SCLK的作用下，数据是以16位方式加载至设备。
AD9833的内部电路主要有数控振荡器(NCO)、频率和相位调节器、SineROM、D／A转换器、电压调整器。
AD9833的核心是28位的相位累加器，它由加法器和相位寄存器组成，而相位寄存器是按每个时钟增加步长，相位寄存器的输出与相位控制字相加后输入到正弦查询表地址中。
正弦查询表包含1个周期正弦波的数字幅值信息，每个地址对应正弦波中O。
～360°内的1个相位点。
查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅值的数字量信号，驱动D／A转换器输出模拟量。
输出正弦波频率为：式中：FREQREG为频率控制字，由频率寄存器FREQOREG或FREQlREG的值给定，其范围为0≤M<228一1。
特性单3 V供应操作(2.7 V至3.6 V)信噪比= 70 dBc Nyquist在65MSPSSFDR = 85 dBc Nyquist在65MSPS低功率:300 mW 65MSPS微分输入500 MHz带宽芯片上的参考和SHADNL= 0.4 LSB灵活的模拟输入:1 Vpp- 2 Vpp范围抵消二进制或2补充数据格式时钟占空比稳定器应用超声设备如果通信接收机的采样:IS-95,cdma-ONE,imt - 2000电池供电的仪器手持Scopemeters低成本数字示波器产品描述AD9235是一个巨大的系列、供应3 V信号,12位,20/40/65MSPS模拟-数字转换器。
这个系列的特点是高性能取样保持的放大器(SHA)和电压参考。
AD9235使用多级微分管线式架构与输出误差修正提供逻辑12位精度在20/40/65MSPS数据率并且保证操作温度范围内没有缺失的代码。
宽的带宽,真正微分SHA允许各种的用户可选的输入范围包括单端应用。
适用于多路开关的系统全面的连续的电压水平通道和抽样单通道输入的速度远远超出了奈奎斯特频率。
结合能力和成本节约超过以前模拟数字转换器,AD9235适合应用在通信、成像和医学超声检查。
单端时钟输入是用来控制所有内部转换周期。
一个占空比稳定器(DCS)补偿宽在时钟的责任周期的变化,同时保持优秀ADC的整体性能。
数字数据以直接二进制或2补充格式输出。
一个超出范围(OTR)的信号表明表明一个溢出条件最重要的一点来确定低或高溢出。
捏造一个先进的CMOS工艺,AD9235可用在28-lead薄收缩(TSSOP)和一个小提纲包32-lead芯片规模包(LFCSP)和指定工业温度范围(-40°C + 85°C)。
REV. B提供的信息被认为是精确和模拟设备可靠的。
然而,没有任何责任由模拟装置的假定使用,也不是为任何侵害专利或其他第三方的权利可能由于其使用。
或以其他方式影响没有颁发的许可证在任何专利或专利权的模拟设备。
南京邮电大学实验报告实验名称：_____传输线参数（特征阻抗）的分析与综合威尔金森功分器设计____________定向耦合器（90/180°均可） _无源滤波器设计 ____ 课程名称: 微波技术EDA姓名：____赵玉蓉_____学号：___B10020504___小组成员：韩倩（B10020404）丁耀慧（B10020501）开课时间 2012 /2013 学年，第 2 学期实验三 定向耦合器一：实验名称：定向耦合器（90/180°均可）二：实验目的1. 了解微波EDA 软件的类型和用途；2. 掌握ADS 软件并进行定向耦合器的建模，仿真，优化和调试等任务；3. 了解微波电路仿真软件IE3d 的应用范围和使用方法；4. 分析ADS 中有耗传输线和无耗传输线仿真的异同；5. 分析ADS Momentum 和IE3d 建模结果的异同。
三：实验原理在射频微波电路中，经常用到多端口网络，分支定向耦合器是最常用的多端口网络，它在电路中起到了十分重要的作用，它能够在固定的参考相位的条件下，分开和组合射频微博端口。
（一）、定向耦合器的基本功能和参数指标定向耦合器是一个4端口网络，它有输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口，分别对应图中的1、2、3、4端口：1 243 定向耦合器定向耦合器的主要技术指标有耦合度、隔离度、定向性、输入驻波比及工作带宽等，下面介绍上述各指标。
1、 耦合度耦合度C 定义为输入端口的输入功率P1和耦合端口P3之比的分贝数，耦合度C 表示为： 1210lg ()P C dB P = 引入网络散射参量，耦合度又可以表示为：±±11233113/2110lg 10lg 20lg ()/2i ilU P C dB P S S U ===耦合度的分贝数越大耦合越弱，通常把耦合度为0dB~10dB 的定向耦合器称为强耦合定向耦合器，把耦合度为10dB~20dB 的定向耦合器称为中等耦合定向耦合器，把耦合度大于20dB 的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。
AD9230在中频数字系统中的应用胡广洲;王锦石;鲍庆鹏;李浩茹;王娟【摘要】ADC是模拟和数字信号处理的桥梁,在很大程度上决定了系统的整体性能.特别是在中频数字系统中,传统模数转换电路已难以满足系统对采样精度、速率的要求.针对这种情况,本文提出一种新的解决方案,采用AD9230给系统提供高质量的采样精度及速率.最后测试了系统的性能.整体指标达到设计要求.【期刊名称】《中国新技术新产品》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】1页(P1)【关键词】中频;ADC;采样精度【作者】胡广洲;王锦石;鲍庆鹏;李浩茹;王娟【作者单位】东北石油大学华瑞学院,黑龙江哈尔滨150027;东北石油大学华瑞学院,黑龙江哈尔滨150027;东北石油大学华瑞学院,黑龙江哈尔滨150027;东北石油大学华瑞学院,黑龙江哈尔滨150027;东北石油大学华瑞学院,黑龙江哈尔滨150027【正文语种】中文【中图分类】TN91随着数字信号处理技术的不断发展和芯片处理速度的不断提高，采用数字中频技术的方案越来越成熟。
中频数字接收机主要由ADC,FPGA组成。
其中ADC是模拟和数字信号处理的桥梁，在很大程度上决定了系统的整体性能。
传统模数转换电路已难以满足系统对采样精度、速率的要求，针对这种情况，本文提出一种新的解决方案，采用AD9230给系统提供高质量的采样精度及速率。
1 高性能模数转换器AD9230本系统要处理五路中频信号，采样精度为12bit，需采样速率为200MHz。
考虑到系统结构对器件尺寸的要求及采样精度、速率的要求，本系统选用了ADI公司生产的12bit单通道高性能、低功耗和容易使用的模数转换器AD9230。
该产品转换速率高达250MSPS，为宽带载波和宽带系统提供杰出的动态性能。
[1]它在单芯片内集成了包括跟踪保持（T/H）和基准电压等所必需功能以提供完整的信号转换解决方案。
在1.8V电源供电下，它的功耗仅有425mW。
IC & COMPONENTS69IC & COMPONENTS ＩＣ与元器件ｗｗｗ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃｎ ２００３．８／上半月ＡＤ９２０３ＡＤ９２０３是ＡＤＩ公司出品的一款单通道、低电压的高速Ａ／Ｄ转换芯片，采样速率可以达到４０ＭＳ／ｓ。
它的精度稳定可靠，在全采样带宽范围内，始终基本保持着１０位的精度；在４０ＭＳ／ｓ的采样速率下，ＥＮＯＢ（有效位数）仍然达到９．５５位，ＤＮＬ（差分非线性度）为±０．２５ ＬＳＢ，ＳＩＮＡＤ（信噪比和失真度）保持在５９ｄＢ左右。
ＡＤ９２０３的工作电压比较灵活，允许在２．７Ｖ￣３．６Ｖ范围内变动，特别适合于便携式设备在低电压下的高速操作。
在３Ｖ的供电下，４０ＭＳ／ｓ全速工作时，功耗只有７４ｍＷ；在５ＭＳ／ｓ时，功耗将会降到１７ｍＷ，在待机模式下，功耗只有０．６５ｍＷ。
模拟信号可差分输入，也可单端对地输入。
对于输入信号的峰峰值，通常设置为１Ｖｐ－ｐ 或者２Ｖｐ－ｐ。
另外，ＡＤ９２０３允许外部电压参考，用户还可以根据设计需要，在１Ｖ￣２Ｖ间灵活地设置输入信号的峰峰值。
ＡＤ９２０３可广泛用于ＣＣＤ图象采集、视频处理、中频和基带通信等领域。
它的引脚如表１所示。
图１为ＡＤ９２０３的采样时序图。
时钟信号ＣＬＯＣＫ由外部提供给ＣＬＫ引脚，当时钟信号下跳沿到来时，ＡＤ９２０３采样开关开始动作，将模拟输入信号的幅度量化高性能Ａ／Ｄ芯片ＡＤ９２０３与ＡＤＳＰ２１９１的高速ＤＭＡ通信Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ ＤＭＡ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＡＤ９２０３ ａｎｄ ＡＤＳＰ２１９１国防科技大学机电工程与自动化学院 杨波 杨俊 王跃科 陈晓露表１ ＡＤ９２０３的主要引脚说明图１ ＡＤ９２０３的采样时序图Ｄ Ｓ Ｐ本文２００３年６月２５日收到。
杨波：博士生，研究方向数字信号处理、测控技术。
IC & COMPONENTS70ＩＣ与元器件IC & COMPONENTS２００３．８／上半月 ｗｗｗ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃｎ为数字电平，并随之传送到数据总线上锁存。
连接/参考器件电路笔记 CN-0249Circuits from the Lab™ reference circuits are engineered and tested for quick and easy system integration to help solve today’s analog, mixed-signal, and RF design challenges. For more information and/or support, visit /CN0249.AD9253 14位、125 MSPS 四通道模数转换器(ADC)14位、125 MSPS 四通道ADC ，通过后端数字求和增强SNR 性能Rev. 0Circuits from the Lab™ circuits from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and veri ed in a lab environment at room temperature. However , you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly , in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any Circuits from the Lab circuits. (Continued on last page)One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 Fax: 781.461.3113 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved.ADC 1,2,3,4:AD9253QUAD 14-BIT,125MSPSANALOG SIGNAL INPUTnn + 210303-001CLOCK INPUTADC 1ADC 3ADC 4ADC 2POST DIGITAL SUMMERΣnnnANALOG FRONT-ENDCLOCK CIRCUITRY图1. 四个并联ADC 求和得到更高SNR 的基本框图评估和设计支持设计和集成文件原理图、布局文件、物料清单电路功能与优势图1所示电路是14位、125 MSPS 四通道ADC 系统的简化图，该电路使用后端数字求和将信噪比(SNR)从单通道ADC 的74 dBFS 提升到四通道ADC 的78.5 dBFS 。
电路笔记CN-0051连接/参考器件利用ADI公司产品进行电路设计Rev.A“Circuits from the Lab” from Analog Devices have been designed and built by Analog Devicesengineers. Standard engineering practices have been employed in the design and constructionof each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a labenvironment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuitand determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, inno event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential orOne Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.Tel: ADA4937-1超低失真差分ADC驱动器放心运用这些配套产品迅速完成设计。
欲获得更多信息和技术支持，请拨打4006-100-006或访问14位、80 MSPS/105 MSPS/125 MSPSADCAD9246/zh/circuits。
在交流耦合基带应用中驱动AD9233/AD9246/AD9254 ADC电路功能与优势电路描述图1ADA4937-1本文所述电路如所示，可利用 ADC驱动器将交流耦合、单端输入信号转换为适合驱动14位、125 MSPS模数转换器(ADC)AD9246是一款单芯片、14位、80 MSPS/ 105 MSPS/125 MSPSADC，采用1.8 V单电源供电，内置一个高性能采样保持放大器(SHA)和片内基准电压源。
利用宽带宽、真差分采样保持放大器(SHA)，用户可以选择包括单端应用在内的各种输入范围和偏移。
该器件可用于多路复用系统，在连续通道中切换满量程电平，以及对远超过ADC奈奎斯特频率的单通道输入进行采样。
AD9246的差分信号。
ADA4937-1是一款低噪声、超低失真、高速差分放大器，具有低直流偏置和出色的动态性能。
它是分辨率高达16位、DC至100 MHz、高性能ADC的理想驱动器，非常适合各种不同的数据采集和信号处理应用。
与以前的模数转换器相比，此电路的功耗与成本均有所降低，适用于通信、仪器仪表和医疗成像等应用。
ADA4937-2是ADA4937-1的双通道版本，可在驱动双通道ADC时使用。
采用差分驱动时，AD9246能够实现最佳性能。
ADA4937-1不仅提供单端转差分转换，而且提供增益与电平转换。
ADA4937-1的输出共模电压通过在其VOCM引脚上连接电阻分压器来设置。
如果该引脚置于悬空，则V OCM电压大约为中间电源电压，由内部分压器设置。
图1. ADA4937-1驱动14位ADC AD9246（原理示意图：未显示去耦和所有连接）ADA4937-1采用5 V单电源供电，并针对单端输入转差分输出配置增益为2。
76.8 Ω端接电阻与单端输入阻抗137 Ω并联，为输入源提供50 Ω交流端接。
反相输入端的90.9 Ω电阻另需与49.9 Ω电阻、10 μF电容和76.8 Ω电阻相连，以平衡驱动同相输入端的交流阻抗。
欲了解此配置的详尽分析，请参考“本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。
为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考“教程MT-031教程MT-101”、“”以及AD9246评估板布局）。
教程MT-076”。
该信号发生器具有以接地电压为基准的对称双极性输出端。
ADA4937-1的V OCM引脚悬空，因此内部分压器会将输出共模电压设置为中间电源电压。
此部分会反馈至求和节点，且−IN 和+IN偏置1.14 V。
当共模电压为2.5 V时，各ADA4937-1输出摆幅为2.0 V至3.0 V，可针对1 V峰峰值单端输入提供2 V 峰峰值差分输出。
ADC驱动器的输出交流耦合至一个单极、低通噪声滤波器。
该低通滤波器可降低ADC输入处的噪声带宽，并且与ADC及驱动器的开关电容输入形成一定程度的隔离。
在任何配置中，分流电容最佳值C均取决于输入频率和源阻抗，并且可能需要优化。
表1列出了适用于RC网络的建议值。
不过，这些值取决于输入信号频率，并可能需要进一步优化。
ADC的输入共模电压由AD9246的CML引脚和一对200 Ω电阻来设置。
在其它应用中，采用ADC的CML引脚和ADA4937-1的V OCM引脚来设置ADC的输入共模电压（请参考“常见变化”部分）。
ADA4937-1采用ADI公司的专有硅-锗(SiGe)互补双极性工艺制造，可实现极低的失真水平，输入电压噪声仅为2.2 nV/√Hz。
图1所示电路已经过各种输入频率的−1 dBFS信号测试。
图2所示为二次和三次谐波失真(HD2/HD3)与输入频率的关系曲线。
图2. ADA4937-1驱动AD9246 ADC时的二次谐波失真(HD2)和三次谐波失真(HD3) 为了获得最佳电气和热性能，AD9246ADA4937-1和（LFCSP封装）底部的裸露焊盘需要与较大面积接地层相连。
铜层应具有数个过孔，从而实现最为通畅的散热路径，以方便通过PCB底部的气流散热。
这些过孔应填满或插入焊料。
常见变化AD9246（14位、80 MSPS/105 MSPS/125 MSPS）ADC与AD9233（12位、80 MSPS/105 MSPS/ 125 MSPS）和AD9254（14位、150 MSPS）引脚兼容。
驱动上述ADC时，还可以考虑其它一些放大器配置，分别为差分交流耦合输入至差分输出、直流耦合单端输入至交流耦合差分输出、直流耦合单端输入至差分输出和直流耦合差分输入至差分输出。
在直流耦合系统中，驱动器输出共模电压通过ADA4937-1的V ADA4937-1引脚设置。
可调输出共模电平使OCM输出能够与ADC的输入共模电压相匹配。
ADA4937-1的内部共模反馈环路也可提供出色的输出平衡，并能抑制偶数阶谐波失真产物。
在这些应用中，ADC的CML引脚经常与驱动器的V OCM引脚直接相连，确保实现最佳的ADC输入共模电压。
在其它应用中，V OCM引脚可以采用低阻抗源驱动，如运算放大器等。
也可以让V OCM引脚保持浮地，但通过一个电容来旁路，这种情况下，V电压被设置为两个电源引脚所施加电压的中间点。
OCM表1. RC网络建议值输入频率范围(MHz) 串联电阻R(Ω) 差分电容C(pF)15330至7053370至200515200至30015>300开路（无电容）电路笔记CN-0051(Continued from first page) "Circuits from the Lab" are intended only for use with Analog Devices products and are the intellectual property of Analog Devices or its licensors. While you may use the "Circuits from the Lab" in the design of your product, no other license is granted by implication or otherwise under any patents or other intellectual property by application or use of the "Circuits from the Lab". Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, "Circuits from the Lab" are supplied "as is" and without warranties of any kind, express, implied, or statutory including, but not limited to, any implied warranty of merchantability, noninfringement or fitness for a particular purpose and no responsibility is assumed by Analog Devices for their use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from their use. Analog Devices reserves the right to change any "Circuits from the Lab" at any time without notice, but is under no obligation to do so. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.CN08610sc-0-11/09(A)w w w .a n a l o g .c o m进一步阅读Rob Reeder and Jim Caserta, Wideband A/D Converter Front-End Design Considerations II: Amplifier- or Transformer Drive for the ADC? Ask The Application Engineer—36, Analog Dialogue 41-02, February 2007.MT-031 Tutorial, Grounding Data Converters and Solving the Mystery of "AGND" and "DGND." Analog Devices.MT-074 Tutorial, Differential Drivers for Precision ADCs , Analog Devices.MT-075 Tutorial, Differential Drivers for High Speed ADCs Overview , Analog Devices.MT-076 Tutorial, Differential Driver Analysis , Analog Devices.MT-101 Tutorial, Decoupling Techniques . Analog Devices.John Ardizonni and Jonathan Pearson, "Rules of the Road" for High-Speed Differential ADC Drivers, Analog Dialogue , V olume 43, May 2009, Analog Devices.ADIsimDiffAmp (Differential Amplifier Tool), Analog Devices.数据手册和评估板ADA4937-1 Data Sheet. AD9246 Data Sheet AD9246 Evaluation Board.修订历史11/09—Rev. 0 to Rev. AUpdated Format ................................................................ Universal2/09—Revision 0: Initial Release。
