频率合成技术DDS介绍.docx

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1、频率合成技术DDS介绍一AD系列常用的频率合成技术（FS, Frequency Synthesis）有模拟锁相环、数字锁相环、小数分频 锁相环（fractionaLN PLL Synthesis）等，直接数字合成（Direct Digital Synthesis DDS）是近 年来新的FS技术。1 .频率合成技术的进呈现状由于直接数字频率合成器采纳全数字方式实现频率合成，它直接对参考正弦时钟进行抽样和 数字化，然后通过数字计算技术进行频率合成。因此，它具有其它频率合成方法无法比拟的 优点，频率转换速度快、频率辨别率高、输出相位连续、可编程、全数字化易于集成、体积 小、功耗低等。直接数字频率合成

2、器在现代电子器件、通信技术、医学成像、无线、PCS/PCN 系统、雷达、卫星通信等众多领域得到了各方应用。2 . DDS与模拟PLL性能比较（1）输出辨别率小只要相位累加器的位宽足够大，参考时钟频率足够小，则辨别率可以很小：AD9850 （参考 时钟频率fc= 125MHz）的相位累加器为32位，辨别率0.03Hz； AD9830（参考时钟频率 fc=50MHz）的相位累加器为32位，辨别率0.012Hz； AD9852 （参考时钟频率fc=300MHz） 的相位累加器为48位,辨别率l*10-6Hz。相反,模拟锁相环的合成器的辨别率为IKHz, 它缺乏数字信号处理的固有特性。（2）输出频率变

3、换时间小一个模拟锁相环的频率变换时间主要是它的反馈环处理时间和压控振荡器的响应时间，通常 大于1ms。整片DDS合成器的频率变换时间主要是DDS的数字处理延迟，通常为几十个 ns （AD9850 最小 43ns）。（3）调频范围大一个负反馈环的带宽输出参考频率打算了模拟锁相环的稳定的调频范围；整片的DDS合成 器是不受稳定性的影响的，在整个Nyquist频率范围内是可调的。（4）相位噪声DDS优于PLL的最大优势就是它的相位噪声。由于数字正弦信号的相位与时间成线形关系, 整片的DDS输出的相位噪声比它的参考时钟源的相位噪声小。而模拟锁相环的相位噪声是 它的参考时钟的相位噪声的加倍。（5）体积小

4、、集成度高整片的DDS封装成小面积芯片，因而比PLL的占板面积小得多。（6）功耗小 整片的DDS的功耗比早期的离散型DDS要小，例如AD9850在3.3V功耗为155mW,以 100MHz为参考时钟，产生一个40MHz的信号。这可以与离散型模拟锁相环相抗衡。(7)设计便利整片DDS包括了信号D/A变换器，在系统设计时易于实现，而且现在的DDS不再需要特 地的射频设计，简洁的数字掌握削减了硬件的简单性。3 . DDS的局限性(1)输出频带范围有限由于DDS内部DAC和波形存储器(ROM)的工作速度限制，使得DDS输出的最高频率有限。 目前市场上采纳CMOS、TYL、ECL工艺制作的DDS芯片，工

5、作频率一般在几十MHz至 400MHz左右。采纳GaAs工艺的DDS芯片工作频率可达2GHz左右。(2)输出杂散大由于DDS采纳全数字结构，不行避开地引入了杂散。其来源主要有三个：相位累加器相位 舍位误差造成的杂散；幅度量化误差(由存储器有限字长引起)造成的杂散和DAC非抱负特 性造成的杂散。4 .设计指南频率合成技术主要用于实现各种信号发生器，由于实际中需要的信号频率、信号精度各异, 半导体厂商依据不同的应用场合，推出了一系列DDS产品。Qualcomm公司推出了 Q2220、 Q2230、Q2334、Q2240、Q2368,其中 Q2368 的时钟频率为 130MHz,辨别率为 0.03H

6、z, 杂散掌握为-76dBc,变频时间为O.lpis；美国AD公司也相继推出了他们的DDS系列： AD9850、AD9851、可以实现线性调频的AD9852、两路正交输出的AD9854以及以DDS 为核心的QPSK调制器AD9853、数字上变频器AD9856和AD9857。AD公司的DDS系列 产品以其较高的性能价格比，目前取得了极为广泛的应用。AD公司的常用DDS芯片选用 列表见表8-1 oML2035特性：输出频率为直流到25kHz,在时钟输入为12.352MHz时频率辨别率 可达到1.5Hz(-0.75+0.75Hz),输出正弦波信号的峰-峰值为Vcc；(2)高度集成化，无需或 仅需极少

7、的外接元件支持，自带312MHz晶体振荡电路；(3)兼容的3线SPI串行输入口， 带双缓冲，能便利地协作单片机使用；(4)增益误差和总谐波失真很低。ML2037是新一代低频正弦波DDS单片电路，生成的最高频率可达500kHz型号最大工作 频率 (MHz)工作电压(V)最大功耗 (mw)备注AD9832253.3/5120小型封装，转型输入，内置D/A转换器AD9831253.3/5120低电压，经济，内置D/A转换器。AD9833252.5 5.52010个管脚的uSOIC封装。AD9834502.5 5.52520个管脚的TSSOP封装并内置比较器。AD9835505200经济，小型封装，装

8、型输入，内置内置D/A转换器。AD9830505300经济，并行输入，内置D/A转换器。AD98501253.3/5480内置比较器和D/A转换器。AD98531653.3/51150可编程数字QPSK/16-QAM调制器。AD98511803/3.3/5650内置比较器、D/转换器和时钟6倍频器AD98523003.31200内置12位的D/A转换器、高速比较器、线形调频和 可编程参考时钟倍频器。AD98543003.31200内置12位两路正交D/A转换器、高速比较器和可编 程参考时钟倍频器。AD985810003.32000内置10位的D/A转换器、150MHz相频监测器、充电汞和2GHz混频器