1 AD9850簡介

隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，用數(shù)字控制方法從一個參考頻率源產(chǎn)生多種頻率的技術(shù)，即直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)異軍突起。美國AD公司推出的高集成度頻率合成器AD9850便是采用DDS技術(shù)的典型產(chǎn)品之一。

AD9850 采用先地蝗CMOS工藝，其功耗在3.3V供電時僅為155mW，擴(kuò)展工業(yè)級溫度范圍為-40～80℃，采用28腳SSOP表面封裝形式。AD9850的引腳排列如圖1所示，圖2為其組成框圖。圖2中層虛線內(nèi)是一個完整的可編程DDS系統(tǒng)，外層虛線內(nèi)包含了AD9850的主要組成部分。

AD9850 內(nèi)含可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器，能實現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成?？删幊藾DS系統(tǒng)的核心是相位累加器，它由一個加法器和一個N位相位寄存器組成，N 一般為24～32。每來一個外部參考時鐘，相位寄存器便以步長M遞加。相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個地址對應(yīng)正弦波中0°～360°范圍的一個相位點(diǎn)。查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然后驅(qū)動DAC以輸出模式量。

 
相位寄存器每過2N/M個外部參考時鐘后返回到初始狀態(tài)一次，相位地正弦查詢表每消費(fèi)品一個循環(huán)也回到初始位置，從而使整個DDS系統(tǒng)輸出一個正弦波。輸出的正弦波周期To=Tc2N/M，頻率fout=Mfc/2N，Tc、fc分別為外部參考時鐘的周期和頻率。

AD9850 采用32位的相位累加器將信號截斷成14位輸入到正弦查詢表，查詢表的輸出再被截斷成10位后輸入到DAC，DAC再輸出兩個互補(bǔ)的電流。DAC滿量程輸出電流通過一個外接電阻RSET調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)關(guān)系為ISET=32(1.148V/RSET)，RSET的典型值是3.9kΩ。將DAC的輸出經(jīng)低通濾波后接到AD9850內(nèi)部的高速比較器上即可直接輸出一個抖動很小的方波。其系統(tǒng)功能如圖3所示。

AD9850 在接上精密時鐘源和寫入頻率相位控制字之間后就可產(chǎn)生一個頻率和相位都可編程控制的模擬正弦波輸出，此正弦波可直接用作頻率信號源或經(jīng)內(nèi)部的高速比較器轉(zhuǎn)換為方波輸出。在125MHz的時鐘下，32位的頻率控制字可使AD9850的輸出頻率分辨率達(dá)0.0291Hz；并具有5位相位控制位，而且允許相位按增量180°、90°、45°、22.5°、11.25°或這些值的組合進(jìn)行調(diào)整。

2 AD9850的控制字與控制時序

AD9850 有40位控制字，32位用于頻率控制，5位用于相位控制。1位用于電源休眠（Power down）控制，2位用于選擇工作方式。這40位控制字可通過并行方式或串行方式輸入到AD9850，圖4是控制字并行輸入的控制時序圖，在并行裝入方式中，通過8位總線A0…D7將可數(shù)據(jù)輸入到寄存器，在重復(fù)5次之后再在FQ-UD上升沿把40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器（更新DDS 輸出頻率和相位），同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器。接著在W-CLK的上升沿裝入8位數(shù)據(jù)，并把指針指向下一個輸入寄存器，連續(xù)5個W-CLK上升沿后，W-CLK的邊沿就不再起作用，直到復(fù)位信號或FQ-UD上升沿把地址指針復(fù)位到第一個寄存器。在串行輸入方式，W-CLK上升沿把25引腳的一位數(shù)據(jù)串行移入，當(dāng)移動40位后，用一個FQ-UD脈沖即可更新輸出頻率和相位。圖5是相應(yīng)的控制字串行輸入的控制時序圖。

AD9850的復(fù)位（RESET）信號為高電平有效，且脈沖寬度不小于5個參考時鐘周期。AD9850的參考時鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時鐘頻率，因此AD9850的復(fù)位（RESET）端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。

值得一提的是：用于選擇工作方式的兩個控制位，無論并行還是串行最好都寫成00，并行時的10、01和串行時的10、01、11都是工廠測試用的保留控制字，不慎使用可能導(dǎo)致難以預(yù)料的后果。

3 單片機(jī)與AD9850的接口

AD9850 有兩種與微機(jī)并行打印口相連的評估版，并配有Windows下運(yùn)行的軟件，可以作為應(yīng)用參考，但運(yùn)用單片機(jī)實現(xiàn)對DDS的控制與微機(jī)實現(xiàn)的控制相比，具有編程控制簡便、接口簡單、成本低，容易實現(xiàn)系統(tǒng)小型化等優(yōu)點(diǎn)，因此普遍采用MCS51單片機(jī)作為控制核心來向AD9850發(fā)送控制字。

單片機(jī)與AD9850的接口既要客商用并行方式，也可采用串行方式，但為了充分發(fā)揮芯片的高速性能，應(yīng)在單片機(jī)資源允許的情況下盡可能選擇并行方式，本文重點(diǎn)介紹其并行方式的接口。

3.1 I/O方式并行接口

I/O方式的并行接口電路比較簡單，但占用單片機(jī)資源相對較多，圖8是I/O方式并行接口的電路圖，AD9850的數(shù)據(jù)線D0～D7與P1口相連，F(xiàn)Q-UD和W-CLK分別與P3.0（10引腳）和P3.1（11引腳）相連，所有的時序關(guān)系均可通過軟件控制實現(xiàn)。

將DDS控制字從高至低存放于30H至34H中，發(fā)送控制字的程序清單如下：

MOV R0，#05H
MOV R1，#30H
DD：MOV P1，@R1
SETB P3.1
CLR P3.1
INC R1
DJNZ R0，DD
SETB P3.0
CLR P3.0
END

在程序中，每將一字節(jié)的數(shù)據(jù)送到P1口后，必須將P3.1（W-CLK）置高。在其上升沿，AD9850接收到P1口相連的數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)，然后將 P3.1 置低，并準(zhǔn)備下一字節(jié)的發(fā)送，連續(xù)發(fā)送5個字節(jié)后，須將P3.0（FQ-UD）再次置高，以使AD9850根據(jù)則輸入的控制字更改頻率和相位輸出，隨后再置P3.0為低，準(zhǔn)備下一組發(fā)送。單片機(jī)的P3.0、P3.1引腳為串行口，當(dāng)被占用時，W-CLK和FQ-UD引腳也可與其它I/O腳相連，這時需要修改相應(yīng)的發(fā)送程序。

3.2 總線方式并行接口

總線方式并行接口占用的單片機(jī)資源較少，在這種方式下，AD9850僅作為一擴(kuò)展芯片而占用RAM的一段地址，必須時也可以只占用一個地址。圖7是總線方式并行接口的電路原理圖。同樣將DDS控制字從高至低存放于30H至34H中，發(fā)送控制字的程序清單如下：
MOV R0，#05H
MOV R1，#30H
MOV DPTR，#0700H
DD：MOV A，@R1
MOVX @DPTR，A
INC R1
DJNZ R0，DD
MOVX A，@DPTR
END

AD9850 的W-CLK和FQ-UD信號都是上升沿有效，用MOVX @DPTR，A指令向AD9850傳送控制字時，由74F138將高八位地址的低三位譯碼，其輸出經(jīng)反相并與反相后的信號相與得到一上升沿送至 AD9850的W-CLK腳，此時已送到總線上的數(shù)據(jù)將被AD9850接收，連續(xù)五次將40位的控制字全部發(fā)送以后，用MOVA A，@DPTR指令產(chǎn)生FQ-UD信號，使AD9850更改輸出頻率和相位，此時讀入到單片機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)實際上無任何意義。圖7中AD9850的地址為 0700H。

上述兩種接口方式經(jīng)實際應(yīng)用證明：工作可靠，效果良好。單片機(jī)與AD9850的串行接口可參照有關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計。上述接口電路和程序也適用于與 AD9850 腳對腳兼容的AD9851，值得注意的是：AD9851的控制字與AD9850控制遼中別位的定義稍有區(qū)別，編程時應(yīng)予以注意。