C8051F020程控函数信号发生器设计+电路图+源代码(2)
随着微电子技术的飞速发展，目前高超性能优良的DDS 产品不断推出，主要有Qualcomm、AD、Sciteg 和Stanford 等公司单片电路（monolithic）。Qualcomm公司推出了DDS 系列Q2220、Q2230、Q2334、Q2240、Q2368，其中Q2368 的时钟频率为130MHz，分辨率为0.03Hz，杂散控制为-76dB，变频时间为0.1μs;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。
第二章 设计方案论证
本系统由五部分组成，分别是键盘输入模块、主控制器模块、显示模块、正弦信号发生模块、放大电路模块组成。
图1 系统框图
1、主控制器模块
采用C8051F021芯片。主控制器的功能是对键盘输入的数据进行处理，将得到的相应的波形信息通过显示电路显示出来。并且根据波形信息产生并输出相应的控制字，控制信号发生模块产生相应的波形。考虑到主控制器需要的I/O接口较多，处理数据量较大，且方便软件编程等，本设计的主控制器模块采用单片机C8051F021。
2、信号发生器模块
方案一：采用反馈型LC振荡原理，选择合适的电容、电感组成正弦振荡器输出正弦波。此方案元件简单，成本低廉，但是频率精度不高，频率稳定性差，易受外界干扰，且不易实现对频率、相位的控制，故不采用。
方案二：采用DDS技术的基本原理。DDS技术基于Nyquist采样定理，将模拟信号进行采集，经量化后存入ROM中（查找表），通过CPLD或者FPGA进行寻址查表输出波形的数据，再经D/A转换滤波即可恢复原波形。根据 Nyquist 采样定理知，要使信号能够恢复，必须满足采样频率大于被采样信号最高频率的2倍，否则将产生混叠，经D/A不能恢复原信号。此方案产生的波形比较稳定，在高频输出时会产生失真，而且电路比较复杂，故不采用。
方案三：采用DDS专用芯片AD9850。AD9850 是AD 公司生产的采用先进的CMOS 技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS 系统、高性能模数变换器(DAC) 和高速比较器三部分构成。能实现全数字编程控制的频率合成，并具有时钟产生功能。它的主要特点有：
（1） 最高125 MHz 时钟频率；
（2）片内集成高性能模数变换器(10 位ADC) 和高速比较器；
（3）具有良好的动态性能:在40 MHz 输出时,DAC 的抑制寄生动态范围(SFDR) 仍大于50 dB ；
（4）低功耗,最大功率小于380 mW；
（5） 掉电(Power - down) 功能。
AD9850采用32位的相位累加器将信号截断成14位输入到正弦查询表,查询表的输出再被截断成10位后输入到DAC. DAC 再输出两个互补的电流DAC。
应用AD9850能实现全数字编程控制的频率合成，且产生的信号精度高、频率稳定性好，因此本设计就采用芯片AD9850产生正弦信号。
3、放大电路模块
方案一：采用三极管或场效应管组成的放大电路。选择恰当的电阻和电容来实现符合题目要求的放大倍数。但是使用三极管放大时，信号放大的稳定性不高，很难满足题目的要求。故不采用。
方案二： 使用放大器集成芯片。在一些需要程控放大的场合, 如果使用一般的放大器, 要改变放大倍数时, 则需采用切换外部电阻的方式, 这种方式每一种增益都需要一套不同的电阻, 因此只能有有限的几种增益, 电路结构和切换过程都较复杂, 而且切换速度慢, 使用也不方便, 切换不同的电阻还可能使放大器的输入阻抗发生变化,而影响精度。程控放大器集成芯片AD603是一种一种高精度、宽带、可变增益的放大器，可以连续改变放大器增益，且电路连接简单。因此本设计采用AD603对输出信号进行幅度变换。