基于DDS技术的高精度数控信号源设计
周遐,金瑞,曹云川
(昆明冶金高等专科学校,云南 昆明 650033)
摘要:本设计是一种采用DDS技术的新型高精度数控信号源,可输出正弦波,方波和三角波.系统中输出波形的频率采用数控方式,可实现对频率的逐Hz调节,频率精度优于0.1Hz,最高输出频率可达70MHz左右.与传统信号源相比,本设计具有输出波形质量好,频率精度和稳定性高,频率范围宽等优点.设计方案简洁,易于实现.
关键词:DDS; 高精度; 信号源; 单片机
中图分类号:TN741 文献标识码: 文章编号:
Design of High Precision Signal Source Controlled by Digital Signal Bases on DDS Technology
ZHOU Xia , JIN Rui , CAO Yun-chuan
(Kunming Metallurgy College , Kunming 650033,China)
Abstract: This design Bases on DDS Technology ,is a newfashioned high precision signal source controlled by digital signal.It can produce sine wave, quadrate wave and trigonal wave.IN system,the frequency of deferent wave is controlled by digital signal,it can actualize adjusting frequency every Hz, the precision of frequency excelled 0.1Hz,the highest deferent frequency can attain about 70MHz. Compare it with traditional signal source, this design have the merit of deferent wave's quality is better, precision of frequency and stability is higher,and bound of frequency is more wide.The project of design is pithiness,and is prone to actualize.
Key words: DDS; high precision; signal source; MCU
0 引 言
传统的信号源一般采用RC振荡电路,LC振荡电路,石英晶体振荡电路或波形发生集成电路来实现,很难在较宽的频带内实现高质量,高频率精度和高稳定性波形的输出,且一般频率调节是通过调节电阻,电感,电容参数或变容二极管的电容量来实现,难于实现高精度和数控调节.
为解决这一问题,我们设计了基于直接数字频率合成器DDS(Direct Digital Frequency Synthesis)技术的高精度数控信号源.该信号源是一种新型信号源,可通过数控方式来实现对输出波形的频率调节,能在较宽的频带内输出波形质量好,频率精度和稳定性高的正弦波,方波和三角波.
基于DDS技术的信号源有多种设计方案,但很多设计方案过于繁琐,实现难度较大.我们的设计采用应用非常广泛的51系列单片机来进行控制,采用简洁的设计即可实现电路功能,非常易于实现,且性价比高.经过实际测试,信号源可做到逐Hz频率调节,频率精度优于0.1Hz,最高输出频率可达70MHz左右,很有应用和推广价值.
1 频率合成器件选择
频率合成技术是将一个或几个高稳定度,高准确度的标准频率进行变换后产生新的离散频率的技术.频率合成技术主要分为直接模拟频率合成法,直接数字频率合成法和间接锁相环式合成法三种类型.由于直接数字频率合成法具有的高精度,高频率,输出波形失真小等优点,其应用更加广泛.实现直接数字频率合成的器件——直接数字频率合成器(DDS)近年来也越来越多地应用在通信,医学和军事等领域.
DDS技术源于1971年美国学者j.Tierney等人提出的理念①,近年来随着集成电路制造工艺的发展,DDS器件在技术上更加成熟,应用领域更加广阔.DDS技术的基本工作原理如图1所示.
图1 DDS技术基本工作原理
Fig.1 Basal principium of DDS technology

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