基于CPLD的DDS正交信號源的設計

2．3 后級處理模塊
采用二階巴特沃茲低通濾波器。巴特沃茲低通濾波器的幅度函數是單調下降的，由于n階低通巴特沃茲低通濾波器的前(2n-1)階導數在ω=0處為零，所以巴特沃茲低通濾波器也稱最大平坦幅度濾波器。由于該設計要求濾除的頻率分量主要為由D／A轉換器產生的高頻分量，與系統所要求保留的頻率相差很遠，所以濾波器在通頻帶內的平坦程度比其衰減陡度更為重要，而且巴特沃茲低通濾波器所要的元件值合乎實際情況，不像其他濾波器要求元件值那么苛刻。

3 硬件電路系統設計
3．1 總體設計思路
整個系統以CPLD(EPM7128)、AT89S51、AT28C64(EEP-ROM)為核心。CPLD通過相位累加產生讀取ROM的地址。以單片機為系統控制的核心，主要功能：給CPLD送頻率控制字，即相位累加器的累加值，以此控制頻率；給D／A轉換器送幅度控制字D，控制波形幅度；處理紅外遙控鍵盤；送數據給液晶LCD。EEPROM存儲已固化好波形的數據。
3．2 CPLD模塊
該模塊通過一個4引腳的工業標準JTAG接口在系統編程(ISP)，并且在編程過程中僅需5．0 V單電壓供電。編程過程中，I／O引腳處于三態并被上拉，以消除板上沖突。上拉阻值為1 kΩ。因為該器件是在線編程的，為了便于調試，所以把下載口直接做在電路板上。考慮到電源為自制的穩壓電源，CPLD受電源紋波干擾影響較大，所以在每個器件旁都加有去耦電容。
3．3 D／A轉換及幅度控制
D／A轉換采用TI公司的TLC7524，該器件轉換速度可達10 M，幅度控制D／A轉換采用MAX518，該器件是I2C總線的雙D／A轉換器，只需很少的端口線就可實現兩路幅度的控制，大大節省單片機的端口。圖3給出D／A轉換電路。

3．4 后級處理模塊
低通濾波器對階梯正弦波進行傅里葉分析。其中若一周期采樣點數為N，則其高次諧波能量主要集中在輸出頻率的(N±1)倍頻上，其幅值為基頻的 1／(N±1)。低通濾波可以平滑其臺階。另外還需濾除由DAC0832和TCL7524產生的1MHz和10 MHz的高頻分量。因此根據設計的要求(輸出最大頻率為250 kHz，為了保證250 kHz頻帶內輸出幅度平坦，又要盡可能抑制諧波和高頻分量，綜合考慮選用寬帶運放LF351，用EWB仿真表明：截止頻率為1 MHz～250 kHz以內幅度平坦。為了保證穩幅輸出，選用AD817。該器件是一種低功耗、高速、寬帶運算放大器，具有很強的大電流驅動能力。實際電路測量表明：當負載為100 Ω，輸出峰-峰值為10 V時，其帶寬大于500 kHz，幅度變化小于±1％。