基于AD9850的脉冲信号发生器的研究与设计∗

金巳婷吕闪罗魏魏牛娃

基于AD9850的脉冲信号发生器的研究与设计∗

金巳婷1吕闪1罗魏魏1牛娃2

（1.大连交通大学大连116028）（2.中央财经大学信息学院北京100081）

基于目前对脉冲合成技术的要求越来越高，论文提出一种矩形脉冲信号发生器的设计，对电路中的主要模块芯片AD9850进行性能分析，同时引入切比雪夫滤波电路，以此输出质量高、频率宽的矩形脉冲信号。经实验测量后，可输出标准波形的矩形脉冲，且误差在要求范围之内，设计可行。

AD9850芯片；切比雪夫滤波电路；矩形脉冲

Class NumberTN74

1引言

信号发生器是一种常用的信号源，其在时域计量学、时域特征分析以及数字通信等领域的应用广泛，对矩形脉冲的波形要求也越来越高。然而大多数信号发生器所产生的脉冲信号均有不同程度的杂波分布，严重影响了波形的质量以及精度［1～2］。基于此，本文提出一种基于AD9850的脉冲信号发生电路的设计，引入切比雪夫滤波电路，以此滤除杂波，输出高质量脉冲信号。

2矩形脉冲产生电路设计

2.1基本原理

本文所设计的矩形脉冲信号发生电路主控模块为AD9850正弦波发生模块，AD9850是美国ADI公司推出的具有高集成度频率的典型合成芯片，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器（ADC）和高速比较器三部分构成［3］。可编程DDS系统的核心是相位累加器，一般包括一个加法器和一个N位相位寄存器，N的取值范围一般为24～32。当有外部参考时钟经过时，寄存器以M步长递加，当经过2N/M外部时钟时，寄存器自动返回初始状态，系统输出正弦波，再经过高速比较器与切比雪夫滤波电路输出矩形脉冲［4～10］。具体的原理框图如图1所示。

DDS的带宽相对较宽，频率的分辨率也相对较高，可以输出连续相位，转换时间短，可灵活控制，具有较高的性价比［11～12］。

2.2硬件电路设计

1）AD9850正弦波发生模块将输入的正弦波转变为矩形脉冲，其电路原理图［13］如图2所示。

图1 原理框图

图2 AD9850电路图

2）DDS的数字特性使其输出的矩形脉冲在一定程度上仍含有杂波，因此本次设计引入切比雪夫滤波电路来将其滤除以得到频谱纯净、精确度更高的脉冲信号。切比雪夫滤波电路信号衰减迅速，频率响应误差小，杂波滤除效果明显［14～15］。滤波电路如图3所示。

图3 滤波电路

3实验结果及误差分析

1）对切比雪夫滤波电路的的频率响应进行仿真验证，仿真结果如图4所示。

由图4可以看出，切比雪夫滤波电路的频率衰减较快，这样即可很好地滤除DDS电路中产生的杂波。

2）对脉冲信号发生器输出矩形脉冲的幅值进行仿真，仿真结果如图5所示。

图4 滤波电路频率响应

图5 幅值特性曲线

实验结果表明，本次设计的矩形脉冲发生器振幅的实际值与理论值基本接近，误差均不超过0.5%，具有较高的精确度。

4结语

本文在前人研究的基础之上，在信号发生电路中引入切比雪夫滤波电路，经实验证明，本次设计的电路能够很好地滤除杂波，同时具有较高的精确度，适用于低功率电路，且电路设计简单，实际运行稳定可靠。

［1］郭允晟，苏秉炜，方伟乔，等.脉冲参数与时域测量技术［M］.北京：电子工业出版社，2004.

GUO Yunsheng，SU Bingwei，FANG Weiqiao，et al.Pulse parameter and time domain measurement［M］.Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2004.

［2］田芳宁，孙国强.脉冲信号发生器自动测试系统设计［J］.国外电子测量技术，2011（3）：44-45.

TIAN Fangning，SUN Guoqiang.Design of Automatic Test System for Pulse Signal Generator［J］.Foreign Electronic Measurement Technology，2011（3）：44-45.

［3］张晨亮，王红星，张榛，等.基于FPGA的PSWF脉冲信号发生器设计［J］.电子测量技术，2014（1）：76-80，88.

ZHANG Chenliang，WANG Hongxing，ZHANG Chen，et al.Design of PSWF Pulse Signal Generator based on FPGA［J］.Electronic Measurement Technology，2014（1）：76-80，88.

［4］张庆玲，王凡.基于直接数字频率合成芯片的正弦信号发生器［J］.电子测量技术，2008（9）：174-177.

ZHANG Qingling，WANG Fan.Sinusoidal Signal Genera⁃tor Based on Direct Digital Frequency Synthesizer［J］. Electronic Measurement Technology，2008（9）：174-177.

［5］杜丁丁，马坤茹.数字信号发生器的设计［J］.河北农业大学学报，2009（1）：117-121.

DU Dingding，MA Kunru.Design ofdigitalsignalgenerator［J］.Journal Publishing Departmentof Agricultural Univer⁃sity of Hebei，2009（1）：117-121.

［6］高卫东，尹学忠，储飞黄.AD9850 DDS芯片信号源的研制［J］.实验室研究与探索，2000（5）：92-95，98.

GAO Weidong，YIN Xuezhong，CHU Feihuang.Develop⁃ment of DDS AD9850 Chip Signal Source［J］.Laboratory Research and Exploration，2000（5）：92-95，98.

［7］肖汉波.一种基于DDS芯片AD9850的信号源［J］.电讯技术，2003（2）：47-50.

XIAO Hanbo.A Signal Source Based on DDS Chip AD9850［J］.Telecommunication Engineering，2003（2）：47-50.

［8］Data Sheet.CM OS，125 MHz Complete DDS Synthesize［Z］.AD9850 Analog Devices Inc.，1999.

［9］崔建鹏，赵敏，江帆.采用DDS技术实现的虚拟任意波形发生器［J］.计算机测量与控制，2003（7）：553-555.

CUI Jianpeng，ZHAO Min，JIANG Fan.Virtual Arbitrary Waveform Generator Using DDS Technology［J］.Comput⁃er Measurement&Control，2003（7）：553-555.

［10］徐金龙，刘宇红，刘桥.基于DDS原理的任意波形信号发生器的设计［J］.现代机械，2006（4）：74-76.

XU Jinlong，LIU Yuhong，LIU Qiao.Design of Arbitrary Waveform Signal Generator based on DDS［J］.Modern Machinery，2006（4）：74-76.

［11］万天才.频率合成器技术发展动态［J］.微电子学，2004（4）：366-370，376.

WAN Tiancai.The Development Trend ofFrequency Syn⁃thesizer Technology［J］.Microelectronics，2004（4）：366-370，376.

［12］徐俊，黄钊，肖站，等.基于直接数字频率合成技术的信号发生器设计［J］.江苏电器，2008（9）：6-9.

XU Jun，HUANG Tao，XIAO Zhan，et al.Design of Sig⁃nal Generator based on Direct Digital Frequency Synthe⁃sizer［J］.Jiangsu Electrical Appliances，2008（9）：6-9.

［13］戈东方.电力工程电气设备手册［M］.北京：中国电力出版社，1998：45-58.

GE Dongfang.Electrical Engineering Electrical Equip⁃ment Manual［M］.Beijing：China Electric Power Press，1998：45-58.

［14］韩世虎.广义切比雪夫滤波器和波导双工器理论与关键技术研究［D］.成都：电子科技大学，2007.

HAN Shihu.Research on Theory and Technology of Gen⁃eralized Chebyshev Filter and Waveguide Duplexer［D］. Chengdu：University of Electronic Science and Technolo⁃gy，2007.

［15］王一凡.广义切比雪夫滤波器设计［D］.成都：电子科技大学，2007.

WANG Yifan.Design of Generalized Chebyshev Filter［D］.Chengdu：University of Electronic Science and Technology，2007.

Research and Design of Pulse SignalGenerator Based on AD9850

JIN Siting1LV Shan1LUO Weiwei1NIU Wa2
（1.Dalian Jiaotong University，Dalian 116028）
（2.Schoolof Information，Central University of Finance and Economics，Beijing 100081）

Based on the pulse synthesis techniques having become increasingly demanding currently，this paper proposes a design of rectangular pulse signal generator，analyzes the performance ofthe main circuit module chip AD9850，at the same time，introduces Chebyshev filter circuit to output rectangular pulse signal with high quality and wide frequency.After the experimental measurements，itcan outputstandard rectangularpulse signal，and the error is within the required range，the design is feasible.

AD9850 chip，chebyshev filter circuit，rectangular pulse signal

TN74

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.08.046

2017年2月9日，

2017年3月23日

金巳婷，女，硕士，研究方向：嵌入式技术、通信及关键技术。吕闪，女，硕士，研究方向：信号与信息处理、通信及关键技术。罗魏魏，女，硕士，研究方向：嵌入式技术、通信及关键技术。牛娃，女，研究方向：嵌入式技术、通信及关键技术。