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根据ML2035低频正弦信号发生器的规划

摘要: 在电子和通信产品中往往需要高精度的正弦信号, 而传统的正弦信号发生器在输出低频时往往频率稳定度和精度等指标都不高。而Micr o Linear 公司的ML2035 是一款运用直接数字合成技术(

摘要: 在电子和通讯产品中往往需求高精度的正弦信号, 而传统的正弦信号发生器在输出低频时往往频率安稳度和精度等目标都不高。而Micr o Linear 公司的ML2035 是一款运用直接数字组成技能( DDS) 研发的正弦信号发生器, 它能够在简直不需求外部微处理器和其他外围器材的条件下, 发生从0~ 25 kHz 的正弦信号, 经过外接晶振奋为时钟输入, 经过74LS20 发生16 位频率操控字来操控ML2035 的频率输出。因而使用此芯片规划了100 Hz 低频正弦信号发生器电路, 能够简化规划, 进步正弦信号的精度和安稳度。

1 引 言

正弦信号发生器是一种广泛使用的信号源, 对它的要求也跟着技能的开展越来越高。传统的正弦信号发生器发生电路一般选用模仿电路来完成, 低频输出的频率的安稳度和精度等目标都不高。为了要取得高安稳度的信号源, 往往要选用锁相环来完成, 但电路杂乱且体积巨大。

跟着电路体系的数字化开展, 直接数字频率组成( Direct DIGITAL Synthesizer, DDS) 作为一种波形发生办法, 得到了广泛的使用。DDS 技能具有发生频率快速转化、分辨率高、相位可控的信号。这在电子丈量、雷达体系、调频通讯等范畴具有十分重要的效果。若选用一般的DDS 芯片来完成低频正弦信号发生器, 往往需求外部微处理器, 电路较为杂乱。而ML2035能够不需求其他的外围器材。

2 ML2035 的作业原理

ML2035 原理框图如图1 所示。其内部主要由串行输入接口、相位累加器、正弦波发生器和晶体振荡器4 大部分组成。串行输入接口电路担任将用户输入的16 位串行频率操控字转化为并行数据, 并传送给相位累加器, 操控相位生成的速度; 然后, 相位累加器把21 位累加和的高9 位作为有用数据传送给正弦波发生器; 正弦波发生器把这9 位数据的最高位作为符号位,次最高位作为象限位, 低7 位作为正弦查找表的查表地址, 以生成4 象限的波形样值数据; 最终, 波形数据传送到一个8 位的数模转化器, 构成正弦脉冲波, 经过一个低通滤波器滑润波形后输出。下面别离介绍这4 部分的组成和原理。

图1 M L2035 的原理框图
图1 M L2035 的原理框图

2. 1 相位累加器

相位累加器如图2 所示, 它是DDS 的核心部件, 由加法器和相位锁存器构成。每来一个时钟脉冲, 相位寄存器的输出就添加一个步长的相位增量值, 加法器将频率操控数据与累加寄存器输出的累加相位数据相加, 把相加成果送至累加寄存器的数据输入端。相位累加器进入线性相位累加, 至满量程时发生一次计数溢出, 这个溢出频率即为DDS 的输出频率。加法器A 组的低16 位( A15 ~ A0 ) 接串行输入接口电路的16 位锁存器输出, 高5 位( A20 ~ A16 ) 悉数接地。B 组( B20 ~ B0 ) 作为后端锁存器的反应输入。

图2  相位累加器
图2 相位累加器

2. 2 正弦波发生器

正弦波发生器如图3 所示。由相位累加器送来的低7 位地址码和第8 位( 象限位) 先送到象限求补器。

象限位为0 时, 象限求补器坚持地址码不变; 象限位为1 时, 它对地址码进行模128 求补。在1 个T OUT 内, 生成4 个的TO UT / 4 位地址码。这些地址码被送到ROM用于查找对应相位点的正弦波样值, 以取得2 个半波的正弦波样值数据, 连同相位累加器的最高位一同送到符号求反器。这样使得第一个半波不变, 第二个半波被倒相, 然后生成一个周期的完好正弦波样值数据。将相位寄存器的输出与相位操控字相加得到的数据作为一个地址对正弦查询表进行寻址, 查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波起伏信号, 驱动DAC 做D/ A 转化,输出模仿信号; 低通滤波器滑润, 输出频谱纯洁的正弦波信号。

由DDS 的基本原理能够知道, 输出的正弦信号将有或许呈现差错。关于不同的参阅时钟, 将发生不同程度的频率差错, 表1 例举了ML2035 在常见的晶振下的频率操控字和频率差错状况。

图3  正弦信号发生器
图3 正弦信号发生器

表1 ML2035 在常见的晶振下的频率操控字和差错

表1  ML2035 在常见的晶振下的频率操控字和差错

3 根据ML2035 的低频信号发生器的规划

输出的正弦信号的频率能够由16 b 的串行比特字操控, 广泛地使用在输出正弦波要求高的范畴。

ML2035 的频率设置值是经过SID 脚串行输入的。数据在SCK 的上升沿移入。当16 b 数据都进入移位寄存器后, 在LAT 1 的下降沿锁存。因为ML2035 的操控字是16 b, 因而据DDS 的原理能够得出ML2035 的输出频率关系式为:

相应地,ML2035 的频率分辨率为:

用ML2035 发生100 Hz 的正弦信号, 体系所用晶振选取6. 553 6 MHz, 经过输出的频率关系式( 1) 能够计算出16 b 的操控字为0000000010000000, 则由74LS20 发生16 b 的操控字输入到ML2035 的SID 端, 操控ML2035 的输出频率为100 Hz 的正弦信号。经过ML2035 的LAT 1 端在时钟的下降沿将频率操控字锁入16 b 数据锁存器中。正弦信号发生器如图4 所示。

图4  100 H z 正弦信号发生器
图4 100 H z 正弦信号发生器

输出的脉冲时序图如图5 所示。

图5  脉冲时序图
图5 脉冲时序图

则发生100 Hz 正弦波信号的操控字应由f out = Q5.Q6.Q7.Q8 得出。

4 结语

因为ML2035 能够不需求外部处理器, 能够在外围器材较少的状况下, 发生精度和安稳度较高的正弦信号。因而能够使用ML2035 规划出频率在0~ 25 kHz 的高安稳的、高精度的正弦波形。由ML2035 的作业原理, 规划了100 Hz 的正弦信号发生器, 试验证明该信号发生器具有较高的安稳度和精度。

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