1、 采用DDS芯片AD9851。根据题目要求,结合性价比,我们选用AD9851。AD9851是AD公司采用先进的DDS技术生产的具有高级集成度的DDS器件,它的最高工作时钟为180MHz,正常输出工作频率范围为072,精度可达0.04,它还具有调频和调相功能,通过单片机的适当控制便可产生高带宽的正弦波信号。该方案产生的信号频率稳定度较好,操作简易,但抗干扰性有一定的的不足。2.幅频和相频特性测量方案扫频测试法。当系统在正弦信号的激励下,稳态时,响应信号与输入激励信号频率相同,其幅值比即为该频率的幅频响应值,而两者的相位差即为相频特性值。采用频率逐点步进的测试方法。无需对信号进行时域与频域的变换计
2、算,通过对模拟量的测量与计算完成,且精度较高。2系统总体设计方案及实现框图该系统以单片机为控制系统,用DDFS技术产生频率扫描信号,当系统在正弦信号的激励下,稳态时,响应信号与输入激励信号频率相同,其幅值比即为该频率的幅频响应值,而两者的相位差即为相频特性值。可得1MHz-40MHz中任意频率的幅频特性和相频特性数据.并且在LCD同步显示相应的功能和数据,人机交互界面友好。三单元模块设计1、 AD9851正弦信号发生器AD9851模块中晶振频率24MHZ,进入AD9851芯片后,在内部6倍频为144MHZ,通过改变输入控制字K(D0-D7)来改变输出正弦波频率fo=k*fclk/2,其中最小分
3、辨率100KHZ, AD8951正弦信号发生器芯片介绍:AD9851 引脚图 正交扫频信号源 原理图 功能方框图2.待测串联RLC及加法器模块 RLC串联谐振电路 乘法器电路图MC1496引脚图3.RC滤波电路模块 RC滤波电路四: 理论分析与计算41 扫频测试法理论依据设频率响应为H(j)的实系数线性时,不变系统在信号x(n)_Acos(0n+f)激励下的稳态输出为y(n)。利用三角恒等式,可将输入表示为2个复指数函数之和:因此,输出信号和输入信号是频率相同的正弦波,仅有两点不同:第一,振幅被|H(ej)|加权,即网络系统在=0的幅度函数值;第二,输出信号相对于输入信号有一个数量为q(0)的
4、相位时延,即网络系统在=0的相位值。42 DDS信号源根据DDFS原理所产生的波形频率为:式中fclk为基准频率,M为相位增量因子,N为累加器的位数。M取22,N取24。为得到100 kHz的信号,而且在每个周期希望取到32个以上点,则累加器输出后级DA转换需要至少32 MHz的速度,于是选取建立时间为30 ns、10位的DAC900,不仅满足了对DA转换速度的要求,而且具有10位数据线,减少了DA转换中固有的量化误差。fclk取40MHz,频率的最小步进:43 相位差测量设INl和IN2为两路具有相位差经整形后得到的方波信号,Gate2为INl和IN2经过异或后得到的脉冲信号,Fo为FPGA
5、内部的标准高频脉冲信号,取40MHz。将IN2八分频,结合单片机控制,可得到一个动态门控信号Gatel。动态门控与脉冲信号相“与”,可得到门限内的有限个脉冲信号Gate2。Gate1中含有IN2的4个周期,Gate2含有8个异或脉冲。其中分别对clk进行计数,分别得到计数值M和N。根据公式精确地测得相位差绝对值。其时序如图2所示。由于对高频脉冲计数可能存在1的误差:在F=100kHz时,Mmin1600,则max()0.9FPGA内部生成一个D触发器,以INl为触发器的数据输入,IN2为触发器的时钟输入,若触发器输出端为高电平,则O;若输出端为低电平,则0。5系统软件设计初始化系统:加电后完成
6、系统硬件和系统变量的初始化。其中包括了外围元器件8255的状态设定。等待功能键输入:由键盘输入各功能选择:包括点频测量(其中有显示频率、幅度、相位,打印测量结果),扫频测量,设置频率上限、下限及步进频率值。显示、打印频率特性曲线等功能。 系统软件主要完成以下功能:频率上、下限及步长的预置:根据fo = 10 M(Hz),由fo反算出步长M后,送给波形发生器的相位累加器寄存器,然后锁存。完成频率步进:只要在原频率的基础上累加步长M,然后送出即可实现步进。结果显示、打印:由把采样数据处理后送LED,在显示频率时,低五位 LED显示结果,最高位LED显示标志“F”;显示幅度时,低三位显示结果,最高位LED显示标志“U”;显示相位时,当结果为正或零,第三位不显示,当结果负,显示“”,低三位显示数值,最高位LED显示标志“P”。需要时把测量结果转换成码送打印机打印。为了提高测量精度,软件设计中采用了多种滤波方法,如判断、平均等。绘制、打印特性曲线:在扫频模块中采样到的数据经读入并存储在外部,扫频完毕后由读出经变换后加到示波器轴上,同时由.6口发脉冲经计数器和D/A形成锯齿波扫描电压加到轴上,每发完一组数据,P1.7口变化一次电平,以达到在示波器上同时显示幅频和相频特性曲线的目的。 打印时把相应的数据值送给打印机即可。各子程序流程图如下:
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