探索與觀察《.高性能DDS芯片AD9854結(jié)構(gòu)功能簡介南京郵電大學(xué)李津生丁敏[摘要]本文介紹了ADI公司的離性能DDS芯片AD9854. AD984是-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(lǐng)城有著廣泛的應(yīng)用。本文介紹了DDS技術(shù)的基本原理及AD9854內(nèi)部結(jié)構(gòu)級功能。[關(guān)鍵詞] DDS; AD9854; DDS核; 反辛袼濾波器1.引言(即4)，fwcux為系統(tǒng)時鐘頻率, N為相位在現(xiàn)代電子技術(shù)中，波形的產(chǎn)生與合成累加器 長度。以及基于此的調(diào)制應(yīng)用無處不在。在直接數(shù)從式(5)我們可以看出，當(dāng)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(shù)出現(xiàn)前，一般采用模擬方 率為:法，如晶體管振蕩器、鎖相環(huán)等電路來實fumn = 6ucux/2"(6)現(xiàn)。模擬方法可以產(chǎn)生很高的頻率，但是不輸出最大頻率由采樣定理決定，為:圍1單位圓與正弦波夠精確、不易自動控制。DDS技 術(shù)的出現(xiàn)和fmex = fwax/2)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(yīng)用提供了一種低成本、低3. AD9854的結(jié)構(gòu)與功能100MHz ( +1MHz)輸出下SFDR達(dá)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(shù)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-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(jié)構(gòu)與功能?？罡叨燃傻男酒捎孟冗M(jìn)的DDS技術(shù)，150MHz的信號，在實際應(yīng)用中，輸出信號達(dá)2. DDS技術(shù)原理內(nèi)部集成了300MHz的DS核(ASVZ系列為到150MHiz時，信號質(zhì)量很差，幅度衰減非常DDS技術(shù)可以通過數(shù)字化的方法產(chǎn)生所300MHz, AST2系列為200MHz) 、高速高性能大，實際可用最高頻率大概在130Mlz左右。需信號的一種技術(shù)。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(diào)諧頻率可以達(dá)到每正弦信號的表達(dá)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)(1) 鐘倍頻器、 調(diào)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(nèi)含48位相位累加器和正AD9854內(nèi)部有兩路DAC一- IDAC和比，但是角度的變化與幅度是成正比的，我弦表。 當(dāng)用穩(wěn)定精密的時鐘源作為基準(zhǔn)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(chǎn)生頻率和相位非常穩(wěn)定、幅度編腳的電阻- Ram中電流決定，最大不超過圖中4表達(dá)式為:程可調(diào)的正弦或余弦信號，可用作通信、雷20mA，當(dāng)設(shè)置滿量程電流在20mA時可獲得最Oφ = wOt(2達(dá)和其它許多應(yīng)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(yīng)值即為單位圓半徑AD9854采用3. 3V單電源供電，允許電源Rsgr = 39.93/1our(Q)8)在縱軸上的投影，0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(nèi)部控制寄存器設(shè)置了可以關(guān)斷高頻信號時，總諧波失真變得明顯，雙路山= 0p/St =2xf(3)比較器、 QDAC、 數(shù)字部分、PLL、反辛格濾DAC的滿量程 電流更應(yīng)合理設(shè)置以獲得最佳在實際器件中，t=1/wcx, 代入上式波器等模塊的關(guān)斷位， 用戶可以將未使用的SFDR.兩路DAC都可以由程序設(shè)定是否經(jīng)過則有:模塊關(guān)閉，需要時再打開，減小芯片功耗和反辛格濾波器.four = 0φ x fwax/2n發(fā)熱。AD9854的控制接口采用節(jié)省I/0口的2IDAC內(nèi)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0-2x線或3線SPI協(xié)議 串行接口和100MHz高速并行置為與內(nèi)部余弦表連接或獨立出來，作為一循環(huán)計數(shù)，設(shè)相位累加器為N位，則2n=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(1)DS核出幅度由用戶寫入的12位二進(jìn)制補(bǔ)碼決定。為:AD9854中的新型高速DDS核提供了48位當(dāng)QDAC不用時可以關(guān)斷以降低功耗。four = FTWx fwcux/2N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(wù)器允許0PC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(jī)和兩個通信模塊實現(xiàn)和控制器之間的過 以太網(wǎng)通信與一個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(jié)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S0E數(shù)據(jù)。其中順序通過儀表計算機(jī)班人員內(nèi)部的反復(fù)調(diào)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(chǎn)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(biāo)日志 (例如系統(tǒng)內(nèi)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 - -年時間有余，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，A#氣化爐訊，安全可靠。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(dǎo)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(dāng)開始收中國煤化工實際聯(lián)鎖功能，上位監(jiān)控畫面的編輯及監(jiān)控S0E數(shù)據(jù)時， 任何當(dāng)前被緩存在Trusted :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YHCN M H公有限公Mw過0PC服務(wù)器實現(xiàn)通信，OPC(面向過程控制加到SOE顯 示畫面中。- -且SOE收集器得到所Q4ICSTMla亞太公司中國代表處:Trused系統(tǒng)中文手冊./2012.071電子世界-11-