基于DDS正弦信号发生器设计
引言
信号发生器是指产生所需参数的电气测试信号的仪器。根据信号波形，可分为四类：正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器。信号发生器，又称信号源或振荡器，可以通过三角函数方程表示各种波形。能产生三角波、锯齿波、矩形波（包括方波）、正弦波等多种波形的电路称为函数信号发生器。广泛应用于生产实践和技术领域。信号发生器广泛应用于电路实验和设备检测。例如，在通信、广播和电视系统中，需要射频（高频）发射。这里的射频波是载波。如果运输音频（低频）、视频信号或脉冲信号，则需要能够产生高频振荡器[7]。在工业、农业、生物医学等领域，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小的振荡器。
实现正弦信号发生器的方法通常如下：
(1)用分立元件组成的信号发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。 (2)采用传统的直接频率合成法直接合成。利用混频器、倍频器、分频器和带通滤波器完成对频率的算术运算。由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂，体积庞大，成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。采用锁相环间接频率合成PLL)。虽然具有工作频率高、宽带、频谱质量好的优点，但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间长，频率转换时间长。此外，由模拟法合成的正弦波参数（如振幅、频率和相位等）难以控制，也难以实现[]。DDS)芯片信号发生器：能产生任何波形并达到高频。随机读写存储器RAM根据不同的频率要求，存储所需波形的量化数据并控制频率K通过步进累加相位增量，以累加相位值为地址码读取存储器中的波形数据D/A转换和振幅控制，再滤波可以得到所需的波形。DDS带宽相对较宽，频率转换时间极短（可小于20微妙），频率分辨率高，全数字结构易于集成和输出相位连续，可实现频率、相位和幅度的程序控制DDS优点如下：
①频率开关时间短
DDS频率转换可以被视为即时的，因为它的相位序列在时间上是离散的，在频率控制中K改变后，需要一个时钟周期才能根据新的相位增量增加，所以也可以说其频率转换时间是频率控制单词的传输时间，即时钟周期=1/。如果 =10MHz，转换时间为100ns，当时钟频率进一步增加，转换时间会更短，但再短也不能少于数门电路的延迟时间。目前，集成DDS产品的频率转换时间可达10个ns目前常用的锁相频率合成技术无法达到的量级。
②高频分辨率
DDS最低输出频率△ =△ = / M=/，也就是小频率步进量，其中N对于相位累加器的位数，可以看出，只要相位累加器有足够的字长，就不难实现非常精确的分辨率。例如，它可以实现Hz，MHz甚至ｕHz传统的频率合成技术很难实现频率分辨率，甚至不可能。
③相位变化连续
DDS改变输出频率实际上改变了每个相位增量，即改变相位增量速度。当频率控制字由频率控制时K1变为K2之后，它在自己的积累相位nK1δ之上，再没次累加K2δ，相位函数的曲线是连续的，但在改变频率的瞬间，其斜率发生了突变，从而保持了输出信号相位的连续性。
④低相位噪声和低漂移
DDS合成信号在系统中的频率稳定性直接由参考源的频率稳定性决定，合成信号的相位噪声与参考源的相位噪声相同。在大多数情况下DDS在系统应用中，基准频率通常由固定晶体振动产生，因此具有优异的相位噪声和漂移特性。
⑤易于集成和调整
DDS中除了D/A除了转换和滤波器，几乎所有的部件都属于数字信号处理器，不需要任何调整。
⑥可产生任何波形
专用直接数字合成芯片DDS(Direct Digital Synthesizer)芯片AD9850和单片机设计正弦信号发生器。本设计的指标如下：
(1)利用DDS (2)正弦波输出频率范围：1KHz～10MHz； (3)扫频输出频率范围为1K～10MHz，输出电压范围为0.1V～2V; (4)具有频率设置功能，步进为1KHz。
2.2 方案论证
2.2.1 系统总体方案论证
方案1：由数控电压控制的压控振荡器(voltage-controlled oscillator简称VCO)。利用电感和变容二极管组成LC 正弦谐振电路通过微处理器改变容量二极管的控制电压，从