高性能雙通道DDS芯片AD9958及其應用

摘要：AD9958是美國AD公司采用先進的DDS技術生產的高性能頻率合成器，它能產生雙通道250 MHz的模擬正弦波。現介紹了AD9958的基本特點和引腳功能，分析了其內部結構和工作原理，給出了AD9958在PLL及數字調制系統中的應用方案。
關鍵詞：AD9958；串口模式；數字調制；PLL

0 引言
AD9958是Analog Devices公司生產的一款高性能、動態特性優異、可雙路輸出的DDS器件，每路可單獨控制頻率，相位／幅度。這種靈活性可用于校正信號之間由濾波、放大等模擬處理或PCB布局失配而引起的不平衡問題。由于兩個通道共享一個公共系統時鐘，因此它們具有固有的同步性，可支持多個設備的同步。AD9958內部集成了10 bit的輸出幅度控制，內部工作頻率高達500 MHz，使其可產生最高頻率為250MHz的雙路信號。其內部有許多用于控制輸出信號參數的控制寄存器，具有32位頻率調整分辨率、14位相位失調分辨率、10位輸出幅度可縮放分辨率，有增強數據吞吐率的串行SPI口?？晒ぷ饔诙喾N模式，支持單頻信號模式(single-tone)、調制模式(modulation mode)、線性掃頻模式(linearsweep)以及混合信號模式?？梢詧绦懈哌_16階的頻率、相位或幅度調制(FSK、PSK、ASK)。

1 AD9958的結構
AD9958的串行I／O端口可支持多種配置，提供了極大的靈活性。與ADI公司以往DDS產品中提供的SPI工作模式類似，串行I／O端口提供SPI兼容工作模式。四個數據引腳(SDIO_0／SDIO_1／SDIO_2／SDIO_3)對應串行I／O的四種可編程模式，從而提供了高靈活性。AD9958采用高級DDS技術，可在低功耗下提供高性能。這款器件集成了兩個具有卓越寬帶和窄帶SFDR性能的高速10bitDAC。每個通道均具有專用的32bit頻率調諧字、14bit相位偏移和10bit輸出比例乘法器。DAC輸出以電源電壓為參考源，必須經由電阻或AVDD中心抽頭變壓器連接到AVDD。每個DAC均具有各自的可編程基準源，用于實現每個通道不同的滿量程電流。當使用REF_CLK作為輸入，并由DAC提供輸出時，這款DDS可用作高分辨率分頻器。兩個通道共用REF_CLK輸入源，REF_CLK輸入源可被直接驅動，或與高達最大值500MSPS的內置REF_CLK乘法器(PLL)配合使用。 PLL倍增因數的可編程范圍為4～20，步進為整數。REF_CLK輸入還具有振蕩電路，可將外部晶振用作REF_CLK源，晶振的頻率必須在20 MHz與30 MHz之間，晶振可與REF_CLK乘法器配合使用。
AD9958采用節省空間的56引腳LFCSP封裝。DDS內核(AVDD和DVDD引腳)采用1．8 V電源供電。數字I／O接口(sPI)在3．3 V電壓下工作，并需要將DVDD_I／O引腳(引腳49)連接至3．3 V電壓。AD9958可在-40℃～+85℃的工業溫度范圍內工作。

AD9958的內部結構如圖1所示，主要特性如下：
*兩個500 MSPS同步DDS通道
*所有通道之間獨立的頻率／相位／幅度控制
*頻率、相位和幅度變化時的延時匹配
*卓越的通道間隔離
*線性頻率／相位／幅度掃描功能
*高達16階頻率／相位／幅度調制(引腳選擇)
*內置兩個10 bit數模轉換器(DAC)
其主要應用在以下幾方面：
*捷變本振(ALO)頻率合成
*相控陣雷達／聲納
*儀器儀表
*同步時鐘
*用于AOTF(聲光可調濾波器)的RF源
*單邊帶抑制載波
*正交通信