基于AD9833的高精度可编程波形发生器系统设计

　　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。fMCLK为参考时钟频率。

　　输出正弦波的相位为2π/4 096xPHASEREG，其中PHASEREG是所选相位寄存器的值。输出正弦波的峰峰值固定.约600 mV，且正弦波不是标准正弦波，即波谷是0 V，而不是负电压。因此，输出正弦波为：

　　式中：K约600 mV，与器件内部参考电压有关。

　　3 系统设计

　　图1为基于PC控制的高精度波形发生器系统框图。由于晶体振荡器将直接影响频率稳定度和频率波动，因此，采用电压型控制晶体振荡器，其频率稳定度高达+20 ppm，温度补偿晶体振荡器可达±1~+20 ppm，恒温箱晶体振荡器和数字补偿晶体振荡器小于±l ppm。考虑性能和成本因素，采用温度补偿型控制晶体振荡器。