用AD7008構成可程式控制正弦波信號發生器

在許多電子系統中，經常需要用到頻率和幅度可調的正弦波信號作為基準或載波信號。正弦渡信號主要通過模擬電路或dds(direct digital synthesis)等兩種方式產生.相對於模擬電路，dds具有相位連續、頻率解析度高、轉換速度快、信號穩定等諸多優點，因此，dds存雷達、通信、測試、儀錶等領域得到了廣泛的應用。

　　1 系統組成

　　該系統的核心部件是ad7008，ad7008是adi公司推出的高集成度dds頻率台成器。首先單片機將頻率控制字發送給ad7008，在ad7008的輸出埠就可以得到所需的正弦信號，為了使輸出信號的頻率更為穩定，將輸出信號通過由max262構成的中心頻率可調帶通濾波器進行濾波處理.max262的中心頻率通過單片機按照ad7008的輸出頻率進行設置。dac0832的作用是控制輸出信號的幅度。系統組成框圖如圖1所示。

　　2 主要硬體電路

　　系統的主要硬體電路如圖2所示。其主要由ad7008與單片機之間的介面、程式控制濾波器、幅度控制等三部分組成。現分別對其加以介紹。

　　2.1 a07008與單片機之間的介面

　　ad7008可以和外圍mpu構成并行或串列兩種介面方式，其中并行介面又可以分為8位和16位兩種。由於系統採用8位單片機，考慮到響應速度，採用8位并行介面方式。當單片機將數據送到po口時．如果ad7008的wr引腳(與單片機的p1.0相連)出現負脈衝，則po口的數據被送入ad7008的并行寄存器。如果ad7008的load引腳(與單片機的pl.1相連)出現正脈衝，則根據tc3～tc0(與單片機的po.3～po.0相連)的邏輯關係，ad7008并行寄存器內的數據將會被送到片內命令寄存器、頻率寄存器0、頻率寄存器1或相位寄存器中。由此來對ad7008所產生的正弦信號進行控制。ad7008的輸出引腳lout和iout通過一電阻接地，將輸出電流轉換成電壓，再通過一運算放大器組成的減法電路后產生正弦波。

　　2.2 程式控制濾波器的設計

　　為了提高輸出信號的質量，必須對由ad7008所產生的正弦信號進行濾波處理。由於該信號發生器用在電測儀錶中，其對正弦信號的頻率要求是40hz～5khz。筆者選用工作頻率為1hz～140khz的max262來構成一個中心頻率可程式控制的帶通濾波器。max262有三個可程式控制參數：中心頻率 、q值和工作模式。所有程式控制參數都通過數據引腳do和dl輸入。地址引腳a3～a0控制輸入數據進入不同的寄存器。當ad7008輸出信號的頻率確定后，就可以設定max262的中心頻率 和q值。這樣就構成一可程式控制的帶通濾波器對ad7008的輸出信號進行濾波處理。

　　2.3 幅度控制

　　正弦信號的幅度控制是通過d/a轉換器dac0832來實現的。經過濾波處理的正弦信號接在dac0832的參考電壓引腳vref上。dac0832的八位數據輸入引腳與單片機的p0口相連，由片選信號cs(與單片機的pi.2相連)來決定輸入數據是否選通。由圖2可知，dac0832工作在單緩衝寄存器方式，即當cs為低電平時，do～d7數據線送來的數據直接進行d/a轉換。

　　根據d/a轉換的工作原理有：

　　第一級運算放大器將電流轉化為電壓輸出，則有：

　　3 軟體設計

　　單片機上電複位后，先對a d 7 0 0 8和max262進行初始化設置。然後開始檢測外圍輸入單元。當有頻率設置輸入時．則將頻率控制字送入ad7008，然後根據信號頻率設置max262的中心頻和q值。當有幅度設置輸入時，則將幅度控制字送dac0832。其程序流程框圖如圖3所示。

　　該信號發生器已經成功運用在某電測系統中，使用效果良好。由於受該系統的實際需求所限，還沒有完全發揮dds技術的全部優勢。dds還可以應用於跳頻通信、數字調製等其它領域。尤其是那些要求頻率精度高、轉換時間短的應用場合，採用dds技術相對其它頻率合成技術來說具有無法比擬的優勢。由於dds自身的優點，在性能要求較高的頻率合成領域將會得到極為廣泛的應用。