DDS 信號(hào)源設(shè)計(jì)

雷宇婷 任 童 卿王浩 孫偉琦

（西華大學(xué)，四川 成都 610039）

1 前言

在現(xiàn)代雷達(dá)、通信、宇航、儀表、電視廣播，遙控遙測(cè)和電子對(duì)抗等系統(tǒng)中，一個(gè)能在一定頻率范圍內(nèi)提供一系列高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定度的信號(hào)頻率源有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也是眾多應(yīng)用電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高性能的關(guān)鍵因素之一。隨著應(yīng)用頻率和精度要求的不斷提高，傳統(tǒng)的晶體振蕩器直接輸出頻率不能滿足要求。

1.1 設(shè)計(jì)背景

傳統(tǒng)的晶體振蕩器直接輸出頻率不能滿足要求，因此大量的頻率合成（FS）技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。頻率合成通過(guò)對(duì)一個(gè)或多個(gè)高穩(wěn)定度和精準(zhǔn)度的參考頻率源進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算得到所需的頻率。頻率合成（FS）的方法按其工作模式可以分為：模擬合成和數(shù)字合成兩種；按其實(shí)現(xiàn)的手段可以大致分為：直接合成和鎖相環(huán)合成兩種。

由于DDS 頻率轉(zhuǎn)換速度快，頻率分辨率高，以及在頻率轉(zhuǎn)換時(shí)可保持相位的連續(xù)，易于實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制功能，全數(shù)字化，可編程，易于微處理器控制，易于單片集成，體積小，價(jià)格低，功耗小，生產(chǎn)一致性好，因此，近30年來(lái)，隨著超大規(guī)模集成（Very Large Scale Integration,簡(jiǎn)稱：VLSI）、復(fù)雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device,簡(jiǎn)稱：CPLD）、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（Field Programmable Gate Array，簡(jiǎn)稱：FPGA）等技術(shù)的出現(xiàn)以及對(duì)DDS 理論的進(jìn)一步探討，使得DDS 得到了飛速的發(fā)展[2]。廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量、調(diào)頻通信、電子對(duì)抗等領(lǐng)域。近年來(lái)，已有DDS 技術(shù)的波形發(fā)生器陸續(xù)被研制、生產(chǎn)和投入應(yīng)用，可以說(shuō)直接數(shù)字頻率合成的興起也標(biāo)志著第三代頻率合成技術(shù)的形成。

1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)一個(gè)DDS 信號(hào)源發(fā)生器，有頻率增（UP）和頻率減（DOWN）兩個(gè)鍵，按UP 時(shí)頻率步進(jìn)增加，按DOWN時(shí)頻率步進(jìn)減小，通過(guò)對(duì)電路的調(diào)節(jié)使其的頻率在可控的范圍之內(nèi)按照規(guī)定的步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。要求：1.輸出信號(hào)的頻率范圍為100Hz～1500Hz，步進(jìn)為100Hz。擴(kuò)大輸出信號(hào)的頻率范圍為25Hz～1575Hz，步進(jìn)為25Hz。2.輸出信號(hào)無(wú)明顯失真。

1.3 實(shí)施計(jì)劃

（1）了解相關(guān)內(nèi)容，篩選并確定課程設(shè)計(jì)題目；

（2）收集相關(guān)資料，消化吸收所需要的知識(shí)；

（3）確定設(shè)計(jì)思路，整理出不同方案，分析各個(gè)方案的可行性；

（4）畫(huà)出系統(tǒng)的流程圖，選擇相應(yīng)元器件，確定參數(shù)；

（5）按照流程圖分別設(shè)計(jì)出各個(gè)單元電路，并對(duì)相應(yīng)的模塊分別測(cè)試對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，調(diào)試；

（6）將各個(gè)單元模塊連接在一起整體調(diào)試。

1.4 必備條件

（1）高性能計(jì)算機(jī)；

（2）數(shù)字電路基本知識(shí)（了解并掌握可逆計(jì)數(shù)器、加法器、鎖存器、累加器等）；

（3）模擬電路的基本知識(shí)；

（4）Proteus 的使用方法。

參考元器件：74LS283、74HC574、AT28C16、DAC0832/AD7520、NE5532/TL082。

2 總體方案設(shè)計(jì)

通過(guò)查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際知識(shí)，我主要提出了兩種技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我分析這兩種方案它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的原因。

2.1 方案比較

2.1.1 方案一

用單片機(jī)來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)DDS 信號(hào)源的設(shè)計(jì)，用單片機(jī)和外圍開(kāi)關(guān)電路作頻率控制字和相位累加器，并用單片機(jī)的輸出對(duì)ROM 進(jìn)行訪問(wèn)，而讀出ROM 的正弦函數(shù)表中的數(shù)據(jù)，在將ROM 中讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行D/A 轉(zhuǎn)換，輸出模擬量，模擬量通過(guò)低通濾波器濾波后輸出隨需的正弦波。

圖1 555 時(shí)鐘脈沖電路

圖2 按鍵消抖電路

2.1.2 方案二

多諧振蕩器電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過(guò)不同頻率的相位累加器來(lái)查函數(shù)表ROM 來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)的輸出，相位累加器是以頻率控制字的大小為基準(zhǔn)進(jìn)行累加，再由相位累加器的輸出對(duì)函數(shù)表ROM 進(jìn)行查表，查表所得的結(jié)果將輸出送到D/A 轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換器輸出梯形波形，之后經(jīng)過(guò)低通濾波器進(jìn)行濾波則可得到所需頻率的正弦信號(hào)波。

2.2 方案論證

方案一采用89C51 單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)處理速度使DDS 的頻率范圍非常有限，加上單片機(jī)本身端口較少，對(duì)于一個(gè)外部頻率選擇鍵盤(pán)輸入、ROM 地址查表輸出以及LED 數(shù)碼管顯示的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，端口資源變得非常緊張。而且我現(xiàn)在也才剛開(kāi)始學(xué)習(xí)單片機(jī)對(duì)單片機(jī)的一些基本知識(shí)了解的不夠。

圖3 DDS 信號(hào)源原理框圖

方案二采用 可逆計(jì)數(shù)器、加法器、鎖存器、累加器等傳統(tǒng)的硬件電路組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以鍛煉我對(duì)數(shù)模電知識(shí)的掌握能力，學(xué)以致用。但是其可靠性差、靈活性小、線路復(fù)雜容易出錯(cuò)、結(jié)果精確度也不高。

2.3 方案選擇

考慮到這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)數(shù)模電知識(shí)及上機(jī)能力結(jié)合的一次考驗(yàn)和檢測(cè)，對(duì)于方案一我現(xiàn)在也才剛開(kāi)始學(xué)習(xí)單片機(jī)對(duì)單片機(jī)的一些基本知識(shí)了解的不夠。方案二可以鍛煉我對(duì)數(shù)模電知識(shí)的掌握能力，學(xué)以致用。我對(duì)于硬件電路組合相對(duì)比較熟悉，于是我選擇方案二。

3 單元模塊設(shè)計(jì)

本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇以及核心器件進(jìn)行必要說(shuō)明。

3.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要分為四個(gè)模塊，他們分別是：頻率控制字產(chǎn)生電路、低通濾波電路、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路和消抖電路四大部分組成，各單元模塊功能及相關(guān)元器件的具體說(shuō)明如下。

3.1.1 頻率控制字產(chǎn)生電路

使用十六進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74HC193 產(chǎn)生0～15 的頻率控制字，預(yù)置數(shù)的四個(gè)腳（15、1、10、9腳）統(tǒng)一置低電平（接地），預(yù)置數(shù)腳（11 腳）接高電平，計(jì)數(shù)增和計(jì)數(shù)減（5 腳和4 腳）分別接兩個(gè)按鍵，復(fù)位端（14腳）接復(fù)位電路，輸出端（3、2、6、7 腳）接到下一級(jí)電路，進(jìn)位和借位端（12 腳和13 腳）不接。此電路可以通過(guò)按鍵來(lái)使輸出端產(chǎn)生想要的頻率關(guān)鍵字。

3.1.2 低通濾波電路

低通濾波電路因?yàn)檫\(yùn)放輸出的信號(hào)中含有許多噪聲信號(hào)，我們可以采用低通濾波器來(lái)濾除輸出信號(hào)中的高頻分量。對(duì)D/A 轉(zhuǎn)換器輸出的階梯波S(t)進(jìn)行頻譜分析可知，S(t)中除了主頻f0 外，還存在fc，2fc，兩邊的f0 處的非諧波分量，幅值包括為辛格函數(shù)。因此必須在D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出端接頻率為fc/2 的低通濾波器,即可取出主頻f0。

3.1.3 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路

由555 定時(shí)器和外接元件R5、R6 和C 構(gòu)成的多諧振蕩器，2 腳與6 腳直接相連，電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路也不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過(guò)R5、R6 向電容C 充電，使電路產(chǎn)生震蕩，電容在1/3VCC 和2/3VCC 之間充電和放電，形成時(shí)鐘脈沖電路[3]。NE555 組成的多諧振蕩器電路產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)如圖1 所示。

由于頻率要求在100HZ 到1500HZ 之間，而ROM 函數(shù)表中放了256 個(gè)正弦函數(shù)數(shù)據(jù)，故NE555 和電阻電容組成的應(yīng)為頻率為25.6KHZ 的脈沖電路，此脈沖電路給74HC574 脈沖，來(lái)實(shí)現(xiàn)相位累加，而相位累加器中每次加的數(shù)字由計(jì)數(shù)器的輸出結(jié)果控制，故計(jì)數(shù)器的輸出結(jié)果不同，最后輸出的波形頻率也會(huì)不同，從而實(shí)現(xiàn)了頻率的控制則：

電路中給定C4 用陶瓷電容102，C5 用陶瓷電容103，需要的輸出方波的頻率為f=25.6KHZ,則：

需要占空比為q=50%的方波，即R6=R5

可以推得：

3.1.4 消抖電路

由于按鍵存在機(jī)械抖動(dòng)，導(dǎo)致電平出現(xiàn)抖動(dòng)從而使計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)出現(xiàn)抖動(dòng)跳變[4]，多以需要對(duì)按鍵加上消抖電路。電阻R3、R4 以及C1、C2 來(lái)形成消抖的基本電路，電阻的阻值確定在幾百歐就可以，如圖2 所示。

3.2 DDS 原理及元器件選擇

DDS 的基本原理采用74HC193 可逆加減計(jì)數(shù)器，用它的輸出結(jié)果作為加法器74HC283 的一路加法項(xiàng)，將74H C283 的輸出結(jié)果送到寄存器74HC574，再把74HC574 的輸出結(jié)果一路送到加法器的另一路加法項(xiàng)，與74HC283 組成相位累加器，一路送到ROM 的地址單元對(duì)ROM 函數(shù)表進(jìn)行訪問(wèn)，讀出ROM 表中的函數(shù)值，將函數(shù)值送到DA0832進(jìn)行D/A 轉(zhuǎn)換，是數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)有TL082 和電阻電容組成的低通濾波輸出正弦波。

3.2.1 DDS 基本原理

74HC193 是輸出作為頻率控制字模塊。兩片74HC283和一片74HC574 組成的部分作為相位累加器，構(gòu)成相位累加器的模塊。ROM 則是存儲(chǔ)正弦函數(shù)，構(gòu)成ROM 函數(shù)表模塊。DAC0832 則是D/A 轉(zhuǎn)換，而構(gòu)成D/A 轉(zhuǎn)換模塊。TL082 和相關(guān)的電阻電容作為低通濾波器對(duì)輸出進(jìn)行濾波，而構(gòu)成濾波模塊，其總體設(shè)計(jì)原理方框圖如圖3 所示。

圖4 相位累加電路

圖5 E2PRM

圖6 D/A 轉(zhuǎn)換電路

圖中相位累加器可在每一個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)臨時(shí)將頻率控制字所決定的相位增量M 累加一次，如果記數(shù)大于，則自動(dòng)溢出，而只保留后面的N 位數(shù)字于累加器中。正弦查詢表ROM 用于實(shí)現(xiàn)從相位累加器輸出的相位值到正弦幅度值的轉(zhuǎn)換[5]，然后送到DAC 中將正弦幅度值的數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量，最后通過(guò)濾波器輸出一個(gè)很純凈的正弦波信號(hào)。

由于相位累加器是N 比特的模2 加法器，正弦查詢表ROM 中存儲(chǔ)一個(gè)周期的正弦波幅度量化數(shù)據(jù)，所以頻率控制字M 取最小值1 時(shí)，每個(gè)2n 時(shí)鐘周期輸出一個(gè)周期的正弦波。所以此時(shí)有：

圖7 仿真結(jié)果

式中f0 為輸出信號(hào)的頻率，fc 為時(shí)鐘頻率，n 為累加器的位數(shù)。

更一般的情況，頻率控制字是m 時(shí)，每2n/m 個(gè)時(shí)鐘周期輸出一個(gè)周期的正弦波。所以此時(shí)有：

式中f0 為輸出信號(hào)的頻率，fc 為時(shí)鐘頻率，n 為累加器的位數(shù)，m 為頻率控制字。這個(gè)是DDS 系統(tǒng)最基本的公式之一。由此可以得出輸出信號(hào)的最小頻率（分辨率）為：

輸出信號(hào)的最大頻率為：

DAC 每信號(hào)周期輸出的最少點(diǎn)數(shù)為：

當(dāng) N 比較大時(shí)，對(duì)于很大范圍內(nèi)的 M 值，DDS 系統(tǒng)都可以在一個(gè)周期內(nèi)輸出足夠的點(diǎn)，保證輸出波形失真很小。

3.2.2 器件選擇

（1）需要產(chǎn)生15 個(gè)不同的頻率控制字，則選用16 可逆計(jì)數(shù)器74HC193

（2）相位累加器采用加法器與寄存器結(jié)合的方式，選用市面常用的74HC283 兩片級(jí)聯(lián)成八位加法器，寄存器選用8 為寄存器74HC574。

（3）存放正弦函數(shù)表采用可電擦除的E2PROM，本次選用AT28C64。

（4）D/A 轉(zhuǎn)化器采用市面常見(jiàn)的DAC0832。同時(shí)選用與DAC0832 配合使用的運(yùn)算放大器TL082。

3.3 特殊器件的介紹

3.3.1 相位累加器及鎖存器

如圖4，此電路中的74HC283 為四位二進(jìn)制超前進(jìn)位全加器[6]，不能滿足設(shè)計(jì)要求，可以通過(guò)兩片組合成八位加法器，如圖把U2 的進(jìn)位端輸出（9 腳）接到U3 的進(jìn)位輸入端（7 腳）即可。U2 的A 輸入端接上級(jí)電路的四位輸出，U3 的A 輸入端接低電平。兩片分別四位輸出組合成八位輸出接到八位寄存器74HC574 的輸入端，再?gòu)募拇嫫鞯陌宋惠敵龆朔唇踊貋?lái)到U2 和U3 的B 輸入端，這樣就形成了相位累加的過(guò)其中可以通過(guò)寄存器74HC574 的時(shí)鐘控制端（11腳）的頻率來(lái)控制累加的快慢。此時(shí)可以在寄存器的輸出端的各個(gè)管腳上測(cè)得不同頻率的方波。

圖8

3.3.2 正弦函數(shù)表

ROM 中存放的是正弦函數(shù)的數(shù)據(jù)表，由前面的相位累加器的輸出的一路送給了ROM，每一個(gè)脈沖對(duì)ROM 進(jìn)行一次訪問(wèn)，并完成一次輸出，其輸出為數(shù)字量，這些數(shù)字量的不同組成了正弦函數(shù)表，其函數(shù)表內(nèi)存放了256 個(gè)正弦函數(shù)點(diǎn)，這些點(diǎn)是按照一個(gè)周期內(nèi)正弦波平分成256 個(gè)角度計(jì)算得出。利用編碼器在存儲(chǔ)器芯片里燒制程序。所燒制的程序不同，產(chǎn)生的波形好壞有分，選取盡可能多的點(diǎn)采樣。輸出的波形就會(huì)越好[7]。

查表法指的是將0 到90 度對(duì)應(yīng)的正弦值存儲(chǔ)到內(nèi)存中，當(dāng)輸入角度后，程序按照用戶輸入的角度查找表中相應(yīng)的正弦值。由于輸出頻率范圍100HZ～1500HZ，且進(jìn)步為100HZ，再由前面的相位累加器的位寬為8 位，即A=8，所以應(yīng)該將一個(gè)周期的正弦波分解成28 個(gè)點(diǎn)，即256。28C64存儲(chǔ)芯片中存放了256 個(gè)點(diǎn)，28C64 的輸出是8 位的數(shù)字量，即原理框圖中的D=8，這8 位數(shù)字表示的是ROM 中存放的數(shù)據(jù)被訪問(wèn)時(shí)的輸出大小，設(shè)D 為離散正弦函數(shù)值，則這些點(diǎn)的計(jì)算步驟如下：

存放正弦函數(shù)表的器件選擇可電擦除的E2PROM[8],它為存儲(chǔ)容量:64 KB。共十六位輸入，去其低八位作為相位尋址線，共給片內(nèi)寫(xiě)入256 個(gè)正弦函數(shù)點(diǎn)供氣查詢輸出。其他腳接低電平。

3.3.3 運(yùn)用D/A 轉(zhuǎn)換器

如圖6，D/A 轉(zhuǎn)換選擇的是通用的DAC0832，并采用其經(jīng)典接法與運(yùn)放相接，其中八位數(shù)字量輸入端接上級(jí)E2PROM 的八位輸出，IOUT1 和IOUT2 接運(yùn)算放大器將電流量轉(zhuǎn)換成電壓量，最終從運(yùn)放的1 腳輸出。D/A 轉(zhuǎn)換器的作用是把合成的正弦數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。正弦幅度S(n)經(jīng)過(guò)D/A 轉(zhuǎn)換器后變?yōu)榘j(luò)為正弦波的階梯波S(t)。需要注意的是，器對(duì)D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率有一定的要求，D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率越高，合S(t)臺(tái)階數(shù)就越多，輸出的波形精確度就越高。最后可以測(cè)得正弦波。

4 系統(tǒng)調(diào)試

運(yùn)用計(jì)算機(jī)使用Proteus 對(duì)電路進(jìn)行了仿真調(diào)試即仿真軟件的介紹。

4.1 調(diào)試環(huán)境

Proteus 軟件是Lab Center Electronics 公司出版的EDA工具軟件，不僅具有其它EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。

Proteus 軟件具有其它EDA 工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：原理布圖、PCB 自動(dòng)或人工布線和SPICE 電路仿真，在其繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在其的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于其提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)。隨著科技的發(fā)展，“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計(jì)部門(mén)重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過(guò)程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中Proteus 也能茯得愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。

使用Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用 Proteus開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。

4.2 調(diào)試

4.2.1 運(yùn)用Proteus 仿真

在Proteus 中的仿真結(jié)果如圖7 所示,由上圖結(jié)果顯示說(shuō)明了方案三的可行性和正確性，且也說(shuō)明數(shù)字直接合成技術(shù)在信號(hào)源的設(shè)計(jì)上可以使用。仿真結(jié)果說(shuō)明用可逆計(jì)數(shù)器頻率控制字，用加法器和鎖存器及脈沖電路構(gòu)成的相位累加器，用ROM 和后面的D/A 轉(zhuǎn)換電路及濾波電路作為輸出部分來(lái)實(shí)現(xiàn)DDS 信號(hào)源的設(shè)計(jì)是可行的。

（1）輸出的最低頻率可以達(dá)到100KZ，最該頻率可以達(dá)到1500HZ，它們的幅度可在2.5v-3v 之間。

（2）頻率的步進(jìn)為100HZ 當(dāng)UP 鍵按下時(shí)頻率加100HZ，當(dāng)DOWN 鍵按下時(shí)頻率減100HZ，復(fù)位鍵按下時(shí)頻率為0HZ。

（3）電路實(shí)測(cè)效果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，輸出的波形無(wú)明顯的失真

4.2.2 注意事項(xiàng)

輸出的波形無(wú)明顯的失真，但輸出的波形會(huì)有一點(diǎn)毛刺現(xiàn)象，以及在頻率范圍內(nèi)，頻率的穩(wěn)定度比較低，而且頻率較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，這與取樣點(diǎn)的選取有關(guān)，而且制作的脈沖電路產(chǎn)生的頻率也不是很穩(wěn)定，而使得輸出頻率會(huì)有微小的波動(dòng)，但可以忽略。

這個(gè)設(shè)計(jì)方案原理比較簡(jiǎn)單，元器件不太多，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也不算太難。布線如果位置不合適會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。從仿真到實(shí)物制作過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題，這些問(wèn)題也說(shuō)明了僅僅依靠仿真結(jié)果是不可靠的，我們應(yīng)該通過(guò)實(shí)物的制作來(lái)查找仿真與實(shí)際中間的差距以及一些系統(tǒng)因素、人為因素等，來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的正確性和完善性。該電路PCB 圖如圖8 所示。

5 系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析

5.1 系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能

多諧振蕩器電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過(guò)不同頻率的相位累加器來(lái)查函數(shù)表ROM 來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)的輸出，相位累加器是以頻率控制字的大小為基準(zhǔn)進(jìn)行累加，再由相位累加器的輸出對(duì)函數(shù)表ROM 進(jìn)行查表，查表所得的結(jié)果將輸出送到D/A 轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換器輸出梯形波形，之后經(jīng)過(guò)低通濾波器進(jìn)行濾波則可得到所需頻率的正弦信號(hào)波。

5.2 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試

本次課程設(shè)計(jì)選用8 位的相位寄存器，即N 取8。則可以算出響應(yīng)的參數(shù)：

頻率控制字為從1～15。

6 結(jié)論

系統(tǒng)結(jié)果說(shuō)明用可逆計(jì)數(shù)器頻率控制字，用加法器和鎖存器及脈沖電路構(gòu)成的相位累加器，用ROM 和后面的D/A轉(zhuǎn)換電路及濾波電路作為輸出部分來(lái)基本實(shí)現(xiàn)DDS 信號(hào)源的設(shè)計(jì)是可以的。