低功耗可编程波形发生器AD9833的特点、功能与应用分析

低功耗可编程波形发生器AD9833的特点、功能与应用分析

1、 引言

AD9833的主要特点如下：

频率和相位可数字编程；

工作电压为3V时，功耗仅为20mW；

输出频率范围为0MHz－12.5MHz；

频率寄存器为28位（在25MHz的参考时钟下，精度为0.1Hz）；

可选择正弦波、三角波、方波输出；

无需外界元件；

温度范围为－40℃－＋105℃。

2、 AD9833的结构及功能

2.1 电路结构

AD933的核心是28位的相位累加器，它由加法器和相位寄存器组成，每来1个时钟，相位寄存器以步长增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加后输入到正弦查询表地址中。正弦查询表包含1个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中0°－360°范围内的1个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号，去DAC输出模拟量，相位寄存器每经过228/M个MCLK时钟后回到初始状态，相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置，这样就输出了一个正弦波。输出正弦波频率为：

fOUT＝M（fMCLK/228） （1）

其中，M为频率控制字，由外部编程给定，其范围为0≤M≤228－1。

2.2 功能描述

当AD9833初始化时，为了避免DAC产生虚假输出，RESET必须置为1（RESET不会复位频率、相位和控制寄存器），直到配置完毕，需要输出时才将RESET置为0；RESET为0后的8－9个MCLK时钟周期可在DAC的输出端观察到波形。

AD9833写入数据到输出端得到响应，中间有一定的响应时间，每次给频率或相位寄存器加载新的数据，都会有7－8个MCLK时钟周期的延时之后，输出端的波形才会产生改变，有1个MCLK时钟周期的不确定性，因为数据加载到目的寄存器时，MCLK的上升沿位置不确定。

3、 AD9833的引脚功能及时序

AD9833的引脚排列如图2所示，各个引脚的功能描述见表1。

AD9833的时序特性如图3、图4和表2所示。

4、 AD9833的内部寄存器功能

AD9833内部有5个可编程寄存器，其中包括3个16位控制寄存器，2个28位频率寄存器和2个12位相位寄存器。

4.1 控制寄存器

AD9833中的16位控制寄存器供用户设置所需的功能。除模式选择位外，其他所有控制位均在内部时钟MCLK的下沿被AD9833读取并动作，表3给出控制寄存器各位的功能，要更改AD9833控制寄存器的内容，D15和D14位必须均为0。

4.2 频率寄存器和相位寄存器

AD9833包含2个频率寄存器和2个相位寄存器，其模拟输出为

fMCLK/228×FREQEG （2）

其中：FREQEG为所选频率寄存器中的频率字，该信号会被移相：

2π/4096×PHASEREC （3）

其中，PHASEREC为所选相位寄存器中的相位字。

频率和相位寄存器的操作如表4所示。

5、 应用设计

5.1 AD9833的硬件电路连接

图6示出了AD9833的软件流程。

无论是写控制寄存器、频率寄存器还是相位寄存器、在写数据之前都需要把选通信号置为有效状态，这样写入的数据才会有效，否则无效。在DSP发送完1个数据字后将产生SPI中断请求，本设计中未使用中断方式，而且通过查询中断标志来跳出，并虚读DSP的接收缓冲器清除中断标志。

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