張 淼

（阜蒙縣職業(yè)教育中心 遼寧 阜新 123100）

1 引言

近年來，在科學(xué)技術(shù)飛快發(fā)展的同時(shí)，電子信息技術(shù)也取得了一定發(fā)展，因此，相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ谛盘栐吹拈_發(fā)設(shè)計(jì)以及研究制作也開始邁入一個(gè)新的發(fā)展通道，對于人類社會(huì)的科技發(fā)展發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了提供各類信號，信號源通常都是借助波形產(chǎn)生電路或者是變換電路來進(jìn)行的。波形產(chǎn)生電路有時(shí)也會(huì)被當(dāng)成振蕩器或者是波形發(fā)生器，其工作原理主要是利用電路來促使直流能源向交流能源轉(zhuǎn)變，并且將其向外輸送出去，在此過程中，其不用添加額外的激勵(lì)信號。根據(jù)其信號波形存在的差異，可將其劃分為成5種不同的信號源，包括：（1）脈沖信號；（2）函數(shù)信號；（3）掃頻信號；（4）數(shù)字信號；（5）正弦信號。在電子線路中使用率較高的信號源有兩個(gè)，一是正弦信號，二是脈沖信號。這些信號的提供通常都是通過變化電路以及波形產(chǎn)生電路來進(jìn)行的。

2 直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)的基本特征

與傳統(tǒng)的信號源相較而言，頻率合成技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢，如具有較快的頻率切換速度，頻譜純度更佳，且相位噪聲明顯更低[1]。而頻率合成技術(shù)主要可以分為3種：（1）直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)；（2）直接式頻率合成器；（3）間接式頻率合成技術(shù)。本文所要研究分析的就是直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)今，MMIC技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)、電子技術(shù)均獲得了較為顯著的發(fā)展，其在一些數(shù)字傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、信號產(chǎn)生器以及電子戰(zhàn)中均得到了有效應(yīng)用[2]。直接數(shù)字式頻率合成器主要由存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及相位累加器組合而成。直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如：成本比傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)低、重量比傳統(tǒng)頻率合成器輕、體積也更小，且切換頻率的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他技術(shù)[3]，消耗的功率也比較低、構(gòu)造不復(fù)雜、分辨率較高等。

在人們的日常生活以及工作中，電子信息技術(shù)的影子隨處可見，電子信息系統(tǒng)以及電子測量儀器具有較為廣闊的發(fā)展空間，應(yīng)用前景較為理想，在對電子信息設(shè)備開展數(shù)字化改革的時(shí)候，直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)的運(yùn)用是其中較為重要的一個(gè)影響因素。直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)的主要工作過程如下：通過實(shí)施串行或者是并行，頻率控制寄存器會(huì)開始裝載使用者所輸入的相應(yīng)頻率控制碼，同時(shí)將其寄存起來，在高速相位累加器的影響下，在特定的時(shí)間內(nèi)，直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)頻率控制碼會(huì)發(fā)生相位累加，累加完成之后，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相位值，并且會(huì)經(jīng)過正弦計(jì)算器中所具備的正弦波幅度的數(shù)字化計(jì)算，在其開展計(jì)算的時(shí)候，可以利用查詢表來對芯片進(jìn)行尋找。為了確保直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)芯片向外輸出的頻率信號是具有一定可用性的模擬頻率信號，要求所應(yīng)用的數(shù)字化正弦波必須經(jīng)過高度D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器的作用[4]。直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)信號源的關(guān)鍵構(gòu)成部分包括：（1）小鍵盤；（2）數(shù)碼管；（3）單片機(jī)AT89C51；（4）低通濾波器；（5）可編程邏輯器件；（6）8279芯片；（7）放大電路模塊。單片機(jī)AT89C51和可編程邏輯器件AD9850都屬于信號源中較為核心的組成部分，其主要的功能就是顯示所輸出的波形信號。在電子系統(tǒng)中，信號源作用較為關(guān)鍵，信號源種類較為豐富，同時(shí)其所具備的功能以及特點(diǎn)均各有差異，在選擇所要使用的信號源種類時(shí)，使用者應(yīng)當(dāng)按照自己的目的來進(jìn)行選擇。在設(shè)計(jì)信號源以及制作信號源的過程中，一個(gè)較為核心的基礎(chǔ)內(nèi)容就是直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)，在對直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)信號源進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一個(gè)較為側(cè)重的點(diǎn)就是正弦波、方波、所輸出的FM調(diào)制信號以及鋸齒波（頻偏的范圍是0 kHz～100 kHz）[5]。在信號輸出的時(shí)候，其阻抗范圍在50 Ω～70 Ω之間，經(jīng)過FM調(diào)制信號和正弦波輸出的幅值即TTL電平，應(yīng)當(dāng)注意的是，F(xiàn)M調(diào)制信號所輸出頻偏應(yīng)當(dāng)持續(xù)在0 kHz～100 kHz。

3 信號源硬件電路的設(shè)計(jì)以及制作

直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)信號源的硬件電路主要包括兩個(gè)：（1）可編程邏輯器件AD9850波形產(chǎn)生電路；（2）鍵盤掃描和顯示電路。在設(shè)計(jì)以及制作信號源硬件電路的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)以這兩個(gè)方面作為分析切入點(diǎn)。

3.1 鍵盤掃描及顯示電路

使用單片機(jī)AT89C51的PO串口來掃描4*4小鍵盤，在開展掃描工作的時(shí)候，為了能夠在可編程邏輯器件AD9850將外部時(shí)鐘信號引入的時(shí)候?yàn)槠涮峁┍憷瑧?yīng)當(dāng)把單片機(jī)XTAL1與XTAL2的引腳間作為無源晶體振蕩器的接入位置[6]，同時(shí)為了有效驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，選擇74LS164來實(shí)施驅(qū)動(dòng)操作，此時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是，應(yīng)確保無源晶體振蕩器的頻率滿足12 MHz的標(biāo)準(zhǔn)。接著，通過十進(jìn)制來顯示最終的掃描結(jié)果。除此之外，為了使振蕩器的頻率穩(wěn)定性能夠長期維持，可以采取并聯(lián)的方式來把兩個(gè)電容器加至無源晶體振蕩器的兩端。

3.2 可編程邏輯器件AD9850波形產(chǎn)生電路

由于受到可編程邏輯器件AD9850的作用，此時(shí)控制信號與直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)信號源所產(chǎn)生的正弦信號的信號頻率是一樣的。同時(shí)，因?yàn)檫@一可編程邏輯器件自身就具備一個(gè)比較器，因此，在輸出信號的時(shí)候，可以促使正弦信號向同一頻率的方波信號轉(zhuǎn)變。因?yàn)閱纹瑱C(jī)AT89C51中有兩根口線控制的數(shù)字電位器[7]，所以，其可以對信號的波形以及幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用者可以根據(jù)自己的需求，借助單片機(jī)AT89C51所具備的邏輯控制作用來得到不一樣的波形，并且可以使所形成的頻率字通信和上位機(jī)相連接。

在對信號源的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對下列注意事項(xiàng)引起高度重視：（1）唯有在可編程邏輯器件AD9850時(shí)鐘信號頻率＞1 MHz的時(shí)候，相應(yīng)的系統(tǒng)才能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，假如時(shí)鐘信號的頻率＜1 MHz，那么將會(huì)致使芯片陷入休眠，無法根據(jù)要求來進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)及工作，在時(shí)鐘信號頻率＞1 MHz的時(shí)候，系統(tǒng)才能夠自動(dòng)從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。因此，必須確?？删幊踢壿嬈骷嗀D9850的時(shí)鐘信號＞1 MHz。（2）如果所使用的是同一組電池，那么各級所放大的輸出信號在多級放大電路的時(shí)候，由于受到內(nèi)阻的影響，因此會(huì)形成相應(yīng)的公共輸出，繼而致使各個(gè)放大級之間會(huì)互相影響，最終導(dǎo)致在不同程度上破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生自激現(xiàn)象。針對這樣的問題，可借助對去耦電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，來將一些無需頻率的交流信號去除，同時(shí)將去耦電融布置在元件及器件的周圍，這樣除了可以使去耦電路的功效得到一定程度的提升之外，還可以使其接地性增強(qiáng)，應(yīng)當(dāng)注意的是，在對去耦電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)將模擬地和數(shù)字地分離。（3）可編程邏輯器件AD9850所能接受的信號為質(zhì)量較高的時(shí)鐘信號。因此，必須對時(shí)鐘信號進(jìn)行檢查，確保其下降沿以及上升沿沒有較為顯著的凹凸邊緣存在，以此來使時(shí)鐘信號的質(zhì)量得到一定程度的提升，并且注意將地線屏蔽應(yīng)用到時(shí)鐘信號中，以此來使可編程邏輯器件AD9850對時(shí)鐘信號的要求得到有效滿足。

4 信號源軟件的設(shè)計(jì)與制作

在設(shè)計(jì)以及制作信號源軟件的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)先對在小鍵盤中所獲得的輸入頻率控制字以及相位控制字的BCD編碼實(shí)施二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，同時(shí)根據(jù)相位頻率以及相位公式來對與頻率和相位相對應(yīng)的控制字進(jìn)行計(jì)算，接著注意在程序的控制作用下對小鍵盤進(jìn)行掃描，借助按鍵的方法來將數(shù)值輸入，然后在數(shù)碼管上進(jìn)行所顯示的過程。根據(jù)可編程邏輯器件AD9850控制字的工作原理，在對直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)信號源的軟件實(shí)施編程操作的時(shí)候，把一些作用不一的控制字編寫至8279芯片里，借助相應(yīng)的編譯軟件所具備的程序檢查功能來對各個(gè)程序進(jìn)行檢測，探查其有無語法問題存在，接著借助編譯軟件來使程序開展試運(yùn)行，利用窗口來對結(jié)果進(jìn)行觀察，在進(jìn)行程序調(diào)試的時(shí)候，假如全部程序均處于一個(gè)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，工作無異常的時(shí)候，即表示調(diào)試完成。然后，采用TOP51編程器在單片機(jī)AT89C51里將所調(diào)試好的程序記下來，重啟系統(tǒng)，并且改正一些程序的參數(shù)，使系統(tǒng)能夠正常工作、運(yùn)行。

5 結(jié)語

綜上所述，在電子信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，對于人們的生活以及工作而言，電子信息技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中，其所發(fā)揮的作用不容小覷，不僅能夠?yàn)槿藗兊纳顜順O大方便，并且可以使人們的工作效率以及工作質(zhì)量得到一定程度的提升。信號源的作用是使各類電子信號產(chǎn)生，因此，有人又將信號源稱作信號發(fā)生器，由于全部的電子信息設(shè)備的信號傳輸工作均是通過信號源來進(jìn)行的，因此，在許多生產(chǎn)時(shí)間領(lǐng)域以及科技領(lǐng)域中，信號源獲得了一定的應(yīng)用，且極大提高了生產(chǎn)工作的效率。