張 淼

（阜蒙縣職業(yè)教育中心 遼寧 阜新 123100）

1 引言

近年來，在科學技術飛快發(fā)展的同時，電子信息技術也取得了一定發(fā)展，因此，相關領域?qū)τ谛盘栐吹拈_發(fā)設計以及研究制作也開始邁入一個新的發(fā)展通道，對于人類社會的科技發(fā)展發(fā)揮著至關重要的作用。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行的。波形產(chǎn)生電路有時也會被當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，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)生電路來進行的。

2 直接數(shù)字式頻率合成技術的基本特征

與傳統(tǒng)的信號源相較而言，頻率合成技術具有較為明顯的優(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]。而頻率合成技術主要可以分為3種：（1）直接數(shù)字式頻率合成技術；（2）直接式頻率合成器；（3）間接式頻率合成技術。本文所要研究分析的就是直接數(shù)字式頻率合成技術。在科學技術不斷發(fā)展的現(xiàn)今，MMIC技術以及數(shù)字技術、電子技術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)字式頻率合成技術具有一系列的優(yōu)點，如：成本比傳統(tǒng)頻率合成技術低、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遠優(yōu)于其他技術[3]，消耗的功率也比較低、構造不復雜、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，應用前景較為理想，在對電子信息設備開展數(shù)字化改革的時候，直接數(shù)字式頻率合成技術的運用是其中較為重要的一個影響因素。直接數(shù)字式頻率合成技術的主要工作過程如下：通過實施串行或者是并行，頻率控制寄存器會開始裝載使用者所輸入的相應頻率控制碼，同時將其寄存起來，在高速相位累加器的影響下，在特定的時間內(nèi)，直接數(shù)字式頻率合成技術頻率控制碼會發(fā)生相位累加，累加完成之后，將會產(chǎn)生一個相位值，并且會經(jīng)過正弦計算器中所具備的正弦波幅度的數(shù)字化計算，在其開展計算的時候，可以利用查詢表來對芯片進行尋找。為了確保直接數(shù)字式頻率合成技術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)字式頻率合成技術信號源的關鍵構成部分包括：（1）小鍵盤；（2）數(shù)碼管；（3）單片機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，信號源作用較為關鍵，信號源種類較為豐富，同時其所具備的功能以及特點均各有差異，在選擇所要使用的信號源種類時，使用者應當按照自己的目的來進行選擇。在設計信號源以及制作信號源的過程中，一個較為核心的基礎內(nèi)容就是直接數(shù)字式頻率合成技術，在對直接數(shù)字式頻率合成技術信號源進行設計的時候，一個較為側(cè)重的點就是正弦波、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，應當注意的是，F(xiàn)M調(diào)制信號所輸出頻偏應當持續(xù)在0 kHz～100 kHz。

3 信號源硬件電路的設計以及制作

直接數(shù)字式頻率合成技術信號源的硬件電路主要包括兩個：（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。在設計以及制作信號源硬件電路的時候，應當以這兩個方面作為分析切入點。

3.1 鍵盤掃描及顯示電路

使用單片機AT89C51的PO串口來掃描4*4小鍵盤，在開展掃描工作的時候，為了能夠在可編程邏輯器件AD9850將外部時鐘信號引入的時候為其提供便利，應當把單片機XTAL1與XTAL2的引腳間作為無源晶體振蕩器的接入位置[6]，同時為了有效驅(qū)動數(shù)碼管，選擇74LS164來實施驅(qū)動操作，此時應當注意的是，應確保無源晶體振蕩器的頻率滿足12 MHz的標準。接著，通過十進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，此時控制信號與直接數(shù)字式頻率合成技術信號源所產(chǎn)生的正弦信號的信號頻率是一樣的。同時，因為這一可編程邏輯器件自身就具備一個比較器，因此，在輸出信號的時候，可以促使正弦信號向同一頻率的方波信號轉(zhuǎn)變。因為單片機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行調(diào)節(jié)。使用者可以根據(jù)自己的需求，借助單片機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相連接。

在對信號源的硬件電路進行設計的時候，應當對下列注意事項引起高度重視：（1）唯有在可編程邏輯器件AD9850時鐘信號頻率＞1 MHz的時候，相應的系統(tǒng)才能夠正常的運轉(zhuǎn)，假如時鐘信號的頻率＜1 MHz，那么將會致使芯片陷入休眠，無法根據(jù)要求來進行正常的運轉(zhuǎn)及工作，在時鐘信號頻率＞1 MHz的時候，系統(tǒng)才能夠自動從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。因此，必須確?？删幊踢壿嬈骷嗀D9850的時鐘信號＞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候，由于受到內(nèi)阻的影響，因此會形成相應的公共輸出，繼而致使各個放大級之間會互相影響，最終導致在不同程度上破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有時甚至會發(fā)生自激現(xiàn)象。針對這樣的問題，可借助對去耦電路進行設計，來將一些無需頻率的交流信號去除，同時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，應當注意的是，在對去耦電路進行設計的時候，應當將模擬地和數(shù)字地分離。（3）可編程邏輯器件AD9850所能接受的信號為質(zhì)量較高的時鐘信號。因此，必須對時鐘信號進行檢查，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用到時鐘信號中，以此來使可編程邏輯器件AD9850對時鐘信號的要求得到有效滿足。

4 信號源軟件的設計與制作

在設計以及制作信號源軟件的時候，應當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編碼實施二進制轉(zhuǎn)換，同時根據(jù)相位頻率以及相位公式來對與頻率和相位相對應的控制字進行計算，接著注意在程序的控制作用下對小鍵盤進行掃描，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)字式頻率合成技術信號源的軟件實施編程操作的時候，把一些作用不一的控制字編寫至8279芯片里，借助相應的編譯軟件所具備的程序檢查功能來對各個程序進行檢測，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行，利用窗口來對結(jié)果進行觀察，在進行程序調(diào)試的時候，假如全部程序均處于一個正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，工作無異常的時候，即表示調(diào)試完成。然后，采用TOP51編程器在單片機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、運行。

5 結(jié)語

綜上所述，在電子信息技術快速發(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，不僅能夠為人們的生活帶來極大方便，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備的信號傳輸工作均是通過信號源來進行的，因此，在許多生產(chǎn)時間領域以及科技領域中，信號源獲得了一定的應用，且極大提高了生產(chǎn)工作的效率。