探索與觀察《. ]高性能DDS芯片AD9854結構功能簡介南京郵電大學李津生丁敏[摘要]本文介紹了ADI公司的高性能DDS芯片AD9854. AD9854是 一教CMOS工藝的300 MSPS正交完姜DDS芯片，在現(xiàn)代波形發(fā)生與合成、通信領城有著廣泛的應用。本文介紹了DDS技術的基本原理及AD9854內部結構級功能。[關鍵詞] DDS; AD9854; DDS核;反辛袼濾波器1.引言(即40)，fhcax為 系統(tǒng)時鐘頻率，N為相位在現(xiàn)代電子技術中，波形的產生與合成累加器長度。以及基于此的調制應用無處不在。在直接數(shù)從式(5)我們可以看出，當FTW取最小字式頻率合成器(Direct Digital Synthe- 值1時， 輸出頻率最小，也即DDS器 件的分辨sizer, DDS) 技術出現(xiàn)前，- -般采用模擬方率為:法，如晶體管振蕩器、鎖相環(huán)等電路來實f. = (cux/2M(6圈1單位圓與正弦波現(xiàn)。模擬方法可以產生很高的頻率，但是不輸出最大頻率由采樣定理決定，為:夠精確、不易自動控制。DDS技術的出現(xiàn)和max= fyax/2(7)片具有 優(yōu)秀的無雜散動態(tài)范圍(SFDR)，快速發(fā)展為這類應用提供了一種低成本、低3. AD9854的結構與功能100MHz (+1MHz) 輸出下SFDR達到80dB.功耗、高分辨率的解決方案。本文介紹了AD9854是ADI公司的一款CMOS工藝根據(jù)奈奎斯特采樣定理，在300MHzDDS技術的基本原理和ADI公司的高性能DDS 300MSPS 正交的完整DDS芯片。AD9854是一系統(tǒng)時鐘下，AD9854理論上最高可以輸出芯片系列中的AD9854的結構與功能。款高度集成的芯片，采用先進的DDS技術，150MHz的信號，在實際應用中，輸出信號達2. DDS技術原理內部集成了300MHz的DDS核(ASVZ系列為到150MHlz時， 信號質量很差，幅度衰減非常DDS技術可以通過數(shù)字化的方法產生所300MHz, AST2系列為200MHtz)、高速高性能大，實際可用最高頻率大概在130MHz左右。需信號的一種技術。雙路正交DAC、反辛格濾波器、雙路48位頻AD9854的輸出信號數(shù)字調諧頻率可以達到每正弦信號的表達式為:率寄存器、雙路14位相位寄存器、4 20倍時秒1億次。a(t) = sin (wt)鐘倍頻器、調幅模塊和3ps均方根抖動超高(2)雙路正交DAC可以看出幅度的變化與時間并不成正速 比較器。DDS核內含48位相位累加器和正AD9854內部有兩路DAC-- IDAC和比，但是角度的變化與幅度是成正比的，我弦表。 當用穩(wěn)定精密的時鐘源作為基準時，QDAC。兩路DAC的滿量程輸出幅度由第56引們從單位圓可以解釋，如圖1所示。AD9854能產生頻率和相位非常穩(wěn)定、幅度編腳的電阻一- Ran中電流決定，最大不超過圖中4p表達式為:程可調的正弦或余弦信號，可用作通信、雷.20mA，當設置滿量程電流在20mA時可獲得最Aφ = wOt達和其它許多應用中的捷變L0。佳SFDR性能。Rsm的電流由下式?jīng)Q定:正弦波的t時刻對應值即為單位圓半徑AD9854采用3. 3V單電源供電，允許電源Rsgr = 39.93/lour(Q)(8)在縱軸上的投影，Ap隨&是成線性變化的。誤差為+5%，最大功耗4. 06W。由于整體功耗式中，lour為輸 出滿量程電流。在輸出由式(2)可得:很大，器件內部控制寄存器設置了可以關斷高頻信號時，總諧波失真變得明顯，雙路田= Sqp/St = 2m(3) 比較器、 QDAC、數(shù)字部分、PLL、反辛格濾DAC的滿量程電流更應合理設置以獲得最佳在實際器件中，st=1/wc.x, 代入上式波器等模塊的關斷位， 用戶可以將未使用的SFDR.兩路DAC都可以由程序設定是否經(jīng)過則有:模塊關閉，需要時再打開，減小芯片功耗和反辛格濾波器。four = 0p x fwax/2n(4) 發(fā)熱。 AD9854的控制接口采用節(jié)省I/0口的2IDAC內部固定于正弦表連接，QDAC可配DDS器件中的相位累加器西歐那個0-2w線 或3線SPI協(xié)議串行接口和100MHz高速并行置為與內部余弦表連接或獨立出來，作為一循環(huán)計數(shù)，設相位累加器為N位，則2π=2"接口。 AD9854片 上重要模塊介紹如下:個單獨的高速電流DAC使用，此時QDAC的輸，代入式(4) 我們即可得到最終DDS輸出頻率出幅度由用戶寫入的12位二進制補碼決定。為AD9854中的新型高速DDS核提供了48位當QDAC不用時可以關斷以降低功耗。four = FTwx 5wcux/2*(5) 頻率分辨率， 在系統(tǒng)時鐘300MHz的情況下(3)反辛格濾波器(反sinc濾波器)。式中，four 為輸出頻率，F(xiàn)TW為頻率字仍能夠精確到1uHz,保持17位即可確保該芯DDS是靠高速DAC將模擬正弦信號量化不影響。操作站及工程師站硬件上通過兩臺的對 象鏈接與嵌入)服務器允許OPC客戶端通有的被緩存的事件信息，它將輪詢新的事件交換機和兩個通信模塊實現(xiàn)和控制器之間的過以太網(wǎng)通信 與- -個Trusted系統(tǒng)連接并且信息。所有新的事件信息將被添加到顯示畫通信，通訊也是完全冗余，安全可靠。訪問過程數(shù)據(jù)。面中。氣化爐的儀表公共測量點通過P+F安全另外，這套系統(tǒng)可以通過順序事件記錄三、運行結果柵將現(xiàn)場來的信號一分為三在每臺爐子ESD和過程歷 史軟件包來收SOE數(shù)據(jù)。其中順序通過儀表計算機班人員內部的反復調監(jiān)控畫面給予顯示，重要測量點通過電纜將事 件記錄收集(SOE) 程序產生所有離散變試，完全實現(xiàn)了所有氣化爐的所有安全聯(lián)鎖信號引至DCS通道，在DCS上顯示，供工藝人量的時間標日志(例如系統(tǒng)內故障，輸出閥要求。其中C#氣化爐最先改造，目前已經(jīng)運員監(jiān)控。通過硬件接線實現(xiàn)ESD與DCS的通門動作 等)對閥門動作時間要求很高的鎖斗行一年時間有余，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，A#氣化爐訊，安系統(tǒng)來說，SOE可 以收集到每個閥門動作的改造后也已運行半年時間，均未出現(xiàn)任何系下位程序功能由IEC1131 TOOLSET軟件時間，提供了很大的方便。而過程歷史程序統(tǒng)故障而導致的停車問題，實現(xiàn)了氣化爐的實現(xiàn)，完成渣水鎖斗順控、氣化爐開停車步(PH) 提供記錄模擬變量的功能，可以滾動長周期安全穩(wěn)定運行。驟、氣化爐聯(lián)鎖邏輯、旁路及假信號操作等記錄并 且保持最大4000個記錄。當開始收集參考文獻實際聯(lián)鎖功能，上位監(jiān)控畫面的編輯及監(jiān)控SOE數(shù)據(jù)時， 任何當前被緩存在Trusted TMR()北京麥克書爾信惠控制系統(tǒng)有限公司TusedTMR培訓均完全由Intouch軟件實現(xiàn)。上下位之間通通信接口模塊中的事件信息可以被收集并添過0PC服務器實現(xiàn)通信，OPC (面向過程控制加到SOE 顯示畫面中。一旦SOE收集器得到所 ZICSTHla亞 大公司中國代表處Trwcd系統(tǒng)中文手冊./2012.07/電子世界-11-