一種新型的正弦信號發生器的設計與實現

　　1．5 輸出信號調理部分

　　D／A轉換電路如圖7所示，選用的是12位高速D／A器件AD9713，該器件具有更好的靜態性能和動態特性。AD9713B更新速率可達100MS／ s。由于該D／A轉換器是針對DDS、波形重構和高質量圖像信號處理等應用而設計的，這款芯片在動態特性方面表現特別突出，并且具有優良的諧波抑制能力。AD9713輸出滿量程電流輸出是由VCONTROLAMP IN和RSET決定的，圖7中AD9713采用內部參考電壓，輸出滿量程電流為-20 mA。

圖7 D／A轉換電路

　　幅度調節電路是由放大器組成。高頻信號放大要求放大器有足夠的輸出電壓轉換速率，在正弦波的情況下，放大器所需要的最大擺率SR=2πω=2πAf，其中ω為信號的角頻率，A為信號幅度，f為頻率。此外，幅度調節電路要求帶低阻負載，放大器的電流輸出能力也是個重要參數，要在50 Ω負載上輸出6 V信號，則放大器至少要有120 mA的連續電流輸出能力。考慮以上原因，本文選擇AD公司的高速運放AD811作為輸出放大器，它是一個寬帶高速電流反饋型運算放大器，其各項參數非常適合上述指標：小信號帶寬(G=+2時)達120 MHz，電壓擺率SR為2 500 V／μs，全諧波失真THD為-74 dB(10 MHz)，輸出電流達100 mA，其短路輸出電流可達150mA。

　　幅度調節電路如圖8所示，圖中R3和R4起分流作用，限制用于I／V轉換的電流，1個電流反饋的高速放大電路。它把AD9713輸出的電流轉換成電壓，通過反饋電阻Rf的電流決定AD811輸出的幅度為6 V。為了增大后級的帶負載能力設計了后級電壓跟隨，模擬輸出的最后部分是濾波電路，濾波器的選擇主要取決于系統所要輸出的波形，在50 Ω的負載電阻上的電壓峰峰值為6±1 V。

圖8 　幅度調節電路

　　1．6 頻率值的接收與顯示

　　鍵盤、顯示部分用來實現用戶與單片機的交互。系統采用中斷查詢的方式接收通過鍵盤輸入的頻率值。該頻率值一方面送到數碼顯示接口進行顯示，另一方面轉化成頻率控制字送往相位累加模塊。

　　2 系統軟件設計

　　單片機程序采用C語言，在Keil uV2環境下編譯，用WAVE6000L仿真器調試CPLD在MAXPLUSⅡ下開發，采用VHDL語言編程。

　　關于CPLD部分，相位測量儀和數字移相信號發生器采用ALTERA公司的EP1K30TC144-3FPGA芯片，原理圖已經在前面的分析中。關于單片機部分，程序流程圖如圖9所示。

圖9 程序流程圖

　　3 功能及指標測試

　　利用測試儀器：EE1641B1型函數信號發生器／計數器，直流穩壓電源GPS-3303C、60 MHz示波器TDS1002，高頻測試儀等對設計的信號發生器進行性能測試。正弦波的頻率范圍、步進、在50 Ω負載上的輸出電壓幅度，失真度測量如表1所示，頻率穩定度測量如表2所示，步進為10％的幅度調制測試如表3所示，調制信號為1 kHz的頻率調制測試如圖10所示，二進制PSK、ASK如圖11和圖12所示。

表1 正弦波實驗觀察結果

表2 正弦波頻率穩定度測試結果