基于dds的正反射光電路設(shè)計(jì)

基于dds的正反射光電路設(shè)計(jì)

1系統(tǒng)組成圖1顯示了系統(tǒng)的框架圖。2單元電路設(shè)計(jì)2.1at29s52功能采用單片機(jī)89S52做控制,89S52可以在線編程,與89C51比較,用起來(lái)較為方便,內(nèi)存容量也稍大一些,適合本課題的應(yīng)用需要。同時(shí)At89S52具有看門(mén)狗功能,它能增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。89S52的P0端口連接液晶顯示和頻率相位控制字輸出,P1端口連接鍵盤(pán)輸入外部頻率,P2端口連接高八位尋址,P3端口用于擴(kuò)展。2.2數(shù)模轉(zhuǎn)換器信號(hào)合成DDS技術(shù)出現(xiàn)于二十世紀(jì)七十年代,它是一種全數(shù)字頻率合成技術(shù)。它完全沒(méi)有振蕩元件和鎖相環(huán),而是用一連串?dāng)?shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生出一個(gè)預(yù)先設(shè)定的模擬信號(hào)(正弦信號(hào))。它將先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理理論與方法引入信號(hào)合成領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了合成信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換速度與頻率準(zhǔn)確度之間的統(tǒng)一。它具有相位變換連續(xù)、頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率極高、相位噪聲低、頻率穩(wěn)定度高(取決于所用的參考晶振的穩(wěn)定度)、集成度高、易于控制等多種優(yōu)點(diǎn),是目前設(shè)計(jì)信號(hào)源的優(yōu)選技術(shù)。(1)ad9850簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)中采用的DDS芯片是AD9850。AD9850是AD公司生產(chǎn)的最高時(shí)鐘為125MHz的直接頻率合成器,主要由可編程DDS系統(tǒng),高性能模數(shù)變換器(DAC)和高速比較器3部分構(gòu)成,能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成,并具有時(shí)鐘產(chǎn)生功能。AD9850包含40位頻率/相位控制字,可通過(guò)并行或串行方式送入器件。這40位控制字中有32位用于頻率控制,5位用于相位控制,1位用于掉電(powerdown)控制,2位用于選擇工作方式。(2)頻率輸出計(jì)算AD9850的輸出頻率fout由輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘和32位頻率控制字決定,即其中,△phase是32位頻率控制字,fCLK為輸入時(shí)鐘頻率。2.3高速電流反饋電路功率放大電路的核心器件采用AD公司的運(yùn)放AD811。作為輸出放大器,AD811是一個(gè)寬帶高速電流反饋型運(yùn)算放大器,其小信號(hào)帶寬達(dá)120MHz,電壓擺率Sr為2500V/μs,全諧波失真THD為-74dB(10MHz),輸出電流達(dá)100mA,其短路輸出電流可達(dá)150mA。2.4mc1498及其u控制AM調(diào)制信號(hào):SAM(t)=[A+m(t)]cosωct設(shè)計(jì)中采用MC1496模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波的相乘,經(jīng)濾波后生成AM信號(hào)。圖2中MC1496芯片引腳1和引腳4接兩個(gè)51Ω和兩個(gè)100Ω電阻及51k電位器用來(lái)調(diào)節(jié)輸入饋通電壓,調(diào)偏RP1,有意引入一個(gè)直流補(bǔ)償電壓,由于調(diào)制電壓uΩ與直流補(bǔ)償電壓相串聯(lián),相當(dāng)于給調(diào)制信號(hào)uΩ疊加了某一直流電壓后與載波電壓Uc相乘,從而完成普通調(diào)幅。如需要產(chǎn)生抑制載波雙邊帶調(diào)幅波,則應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)RP1,使MC1496輸入端電路平衡。另外,調(diào)節(jié)RP1也可改變調(diào)制系數(shù)m。1496芯片引腳2和引腳3之間接有負(fù)反饋電阻R3,用來(lái)擴(kuò)展uΩ的輸入動(dòng)態(tài)范圍。載波電壓uc由引腳8輸入。MC1496芯片輸出端(引腳12)接有一個(gè)三極管組成的射隨器,來(lái)增加電路的帶載能力。2.5psk相位選擇法二進(jìn)制PSK信號(hào)可以采用相乘器和相位選擇器兩種方法產(chǎn)生。相乘法即先把單極性的二進(jìn)制信息(NRZ)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換變?yōu)殡p極性的信息,再與載波相乘得到2PSK調(diào)制信號(hào)。相位選擇法即用二元基帶信號(hào)控制載波發(fā)生器所發(fā)出載波的相位得到2PSK調(diào)制信號(hào)。二進(jìn)制PSK(2PSK)調(diào)制信號(hào):產(chǎn)生框圖(圖3):設(shè)計(jì)中應(yīng)用FPGA產(chǎn)生NRZ二進(jìn)制序列碼,單片機(jī)控制AD9850的5位相位控制字實(shí)現(xiàn)2PSK信號(hào)。(2)k-b實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制ASK信號(hào)可以采用模擬法和鍵控法兩種方法產(chǎn)生。模擬法即基帶信號(hào)形成器把數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成所需要的單極性基帶矩形脈沖序列,與載波相乘后即實(shí)現(xiàn)了2ASK。鍵控法即以數(shù)字基帶信號(hào)為門(mén)脈沖來(lái)選通載波信號(hào),從而在開(kāi)關(guān)電路輸出端得到2ASK信號(hào)(圖4)。設(shè)計(jì)中應(yīng)用FPGA產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào),選通100KHz載波信號(hào)實(shí)現(xiàn)2ASK信號(hào)。3軟件方案的設(shè)計(jì)3.1頻率控制功能(2)控制AD9850芯片的工作(3)手動(dòng)設(shè)定頻率,頻率范圍為0.02赫茲～20兆赫茲(4)具有振幅鍵控、相移鍵控、振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、頻移鍵控的功能(5)鍵盤(pán)掃描控制3.2盤(pán)問(wèn)系統(tǒng)的atof代碼與a在整個(gè)電路中有一個(gè)構(gòu)思非常巧妙的處理,就是頻率控制字的處理。首先把鍵盤(pán)掃描碼放入一個(gè)10位的數(shù)組,之后我們仿造C語(yǔ)言的atof通過(guò)強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換ulong把整個(gè)數(shù)組簡(jiǎn)單快捷整體變化成浮點(diǎn)數(shù),最后用液晶顯示出來(lái)。4信號(hào)輸出電壓我們對(duì)設(shè)計(jì)的DDS信號(hào)源的輸出波形進(jìn)行了測(cè)試,本正弦信號(hào)發(fā)生器可以實(shí)現(xiàn)以下功能:(1)正弦波輸出頻率范圍:1Hz～12MHz;(3)輸出信號(hào)頻率穩(wěn)定度達(dá)到10-7;(4)輸出電壓幅度在頻率范圍內(nèi)在50Ω負(fù)載電阻上的峰～峰值Vopp=6V±1V;(5)用100MHz示波器觀察波形時(shí)無(wú)明顯失真;(6)可以產(chǎn)生1kHz的正弦調(diào)制信號(hào),在1MHz～10MHz范圍內(nèi)可以產(chǎn)生調(diào)制度ma可在10%～100%之間的AM信號(hào),并且AM信號(hào)可以程控調(diào)節(jié),步進(jìn)量