AD9834是一款75MHz低功耗直接数字频率合成(DDS)器件,采用三线式SPI接口,输出频率高达37.5MHz,可输出正弦波、三角波和方波

电路结构

由于正弦波的相位是线性变化的,可求出一定时间间隔的相位变化

\Delta Phase=\omega \Delta t

对于定时器而言,该时间间隔

\Delta t =\frac{1}{f_{MCLK}}

而在正弦波内,有角频率和频率的关系

\omega=2\pi f

因此,正弦波的频率与参考时钟的频率关系为

f=\Delta Phase*f_{MCLK}/2\pi

数控振荡器

数控振荡器的主要元件是一个28位相位累加器,其用2^28个离散值来表示 [0,],因此输出正弦波的频率可表示为

f=\Delta Phase * f_{MCLK}/2^{28}

其中,fMCLK是主时钟频率(最高75MHz),ΔPhase是频率控制字(0 < ΔPhase < 2²⁸-1)

频率控制字来自2个28为频率寄存器,可通过FSELECT引脚或FSEL控制位选择。

相位调制器

在数控振荡器之后,可使用12位相位寄存器添加一个相位偏移来进行相位调制。相位调制公式:

\phi=\frac{2\pi}{4096}*PHASEREG

PHASEREG为相位寄存器的值,Φ为正弦波的初始相位

AD9834具有两个相位寄存器,这两个相位寄存器的分辨率均为/4096,可通过PSELECT引脚或PSEL控制位进行选择。

SIN ROM 

将相位信息映射至幅度信息,本质上是一张数值表

由于AD9834为10位DAC,数控振荡器的输出会被截断至12位。

SIN ROM 可使用控制寄存器的OPBITEN和MODE位使能。

DAC

将数字信号转换为模拟信号

比较器

将正弦信号转换为方波信号 

SPI

时序

空闲时钟为高电平,在第一个下降沿采样

HAL_SPI_Transmit(hspi,(uint8_t*)&data,1,100);

寄存器

写入寄存器:

控制寄存器

16位,用于设置AD9834的工作模式。

Bit 名称 描述
DB15 ZERO 固定写0
DB14 ZERO 固定写0
DB13 B28

0:28位频率寄存器作为两个14位寄存器使用

1:启用完整28位写入模式(需两次连续写入)

DB12 HLB

当B28为0时,可指定写入位置

0:写入所选频率寄存器的低14位(LSB)

1:写入所选频率寄存器的高14位(MSB)

DB11 FSEL

频率寄存器选择

0:使用FREQ0寄存器

1:使用FREQ1寄存器

DB10 PSEL

相位寄存器选择

0:使用PHASE0寄存器

1:使用PHASE1寄存器

DB9 PIN/SW

控制源选择

0:使用控制位(软件控制)

1:使用控制引脚(硬件控制)

DB8 RESET

复位控制

1:复位内部寄存器(输出中间电平)

0:正常工作

DB7 SLEEP1

时钟控制

1:禁用内部MCLK

0:使能MCLK

DB6 SLEEP12

DAC控制

1:关断片内DAC

0:使能DAC

DB5 OPBITEN

SIGN BIT OUT引脚使能

1:使能输出

0:高阻抗状态

DB4 SIGN/PIB

SIGN BIT OUT输出选择

0:输出DAC数据的MSB

1:输出比较器结果

DB3 DIV2

输出分频控制

0:输出频率为f_OUT/2

1:输出频率为f_OUT

DB2 ZERO 固定为0
DB1 MODE

模拟输出模式选择

0:正弦波输出

1:三角波输出

DB0 ZERO 固定为0

频率寄存器

AD9834包含两个28位频率寄存器,用于精确控制输出频率

bit 功能
DB15-DB14

选择频率寄存器

0 1 :FREQ0

1 0 :FREQ1

DB13-DB0 14位数据

28位写入顺序:先写入低14位,再写入高14位

但不建议连续写入同一频率寄存器

相位寄存器

12位相位寄存器

bit 描述
DB15-DB14 设置为11
DB13

确定相位寄存器

0:PHASE0

1:PHASE1

DB12-DB0 12位相位数据

拉低FSYNC后,经过至少5ns后,数据可以开始传输。

运行流程

AD9834上电时,器件应复位。

AD9834初始化时,RESET 引脚应处于高电平状态,在设置完寄存器后,RESET应置0产生输出。在RESET置0后的8个MCLK周期内,DAC输出端会出现数据。

执行引脚切换、寄存器写入等操作都会造成。8~9个MCLK周期延时

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