基于DCP的DDS输出信号幅度调控方法及调控电路

摘要

本发明的基于DCP的DDS输出信号幅度调控方法，包括a.选用DDS；b.选取4个DCP，DCP混联后和电阻并联构成等效DCP；c.等效DCP与限流电阻串联接在DDS的DACR

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息领域的信号幅度调控技术，特别涉及一种基于DCP的DDS输 出信号幅度调控方法及调控电路。

背景技术

DDS作为直接数字式频率合成器，输出频率调节方便，且功耗低、分辨率高、转换 时间短，通常被设计成信号发生器，广泛应用于通信与电子仪器设备中。在许多设备中，信 号的幅度是需要变化的，但由于受性能指标和电路复杂程度的限制，商用DDS芯片没有设置 直接的幅度调节功能。

为解决这个问题，目前常用的方法是在DDS的输出端加放大电路，通过控制放大电 路的增益来实现对信号幅度的调控。这种方法便于实现大信号的幅度调节，而难以调控小信 号的幅度。并且电路较为复杂，成本高；在引入放大器之后，信号的噪声性能也会明显下降。

发明内容

为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种电路简单、调控灵活的基于DCP 的DDS输出信号幅度调控方法。

本发明的基于DCP的DDS输出信号幅度调控方法，其特别之处在于，包括以下步 骤：a.选取一个直接数字式频率合成器DDS，设其片内电流型DAC的满量程电流为I，该I 的设置端为连到芯片外部的引脚“DAC R_set”；b.选取4个同型号数字电位器DCP，把DCP 混联后和一个辅助电阻R₃并联，构成一个高分辨率、高精度的等效DCP，设每个DCP的总 电阻为R_T，抽头数为t，等效DCP的可变电阻值为R_E；c.把等效DCP与一个限流电阻R₄串联后，再连在DDS的“DACR_set”端与“地”之间；d.选取一个微控制器MCU，用于对 DDS的输出频率和4个DCP芯片的抽头位置进行控制。直接数字式频率合成器DDS用于产 生设定频率的信号输出；每个DCP抽头位置的改变，使等效DCP与限流电阻R₄串联后的总 电阻值R随之改变，R的变化引起DDS片内DAC满量程电流I变化，在DAC的负载电阻上 得到幅度变化的设定频率的电压信号。

本发明的基于DCP的DDS输出信号幅度调控方法，所述步骤b中，4个同型号数 字电位器DCP中2个DCP的R_W、R_L端分别并接在一起，构成DCP并联形式；另外2个DCP 的R_W、R_L端也分别并接在一起；两组并联的DCP再串联，并与辅助电阻R₃并联，构成一个 等效DCP，该等效DCP的实际抽头位置n取整数，取值范围为0到2(t-1)；MCU通过控制n 的取值来改变等效DCP的抽头位置。DCP并联用于提高数字电位器的分辨率，两组并联的 DCP串联用于扩展等效DCP的总抽头数。通过分析可以得出等效DCP的电阻为：

$R_E=\frac{{\mathrm{nR}}_T}{2(t-1)}//R_3---\left(1\right)$

根据DDS数据手册提供的满量程电流计算系数m，可以得到DDS片内DAC满量 程电流I与等效DCP的可变电阻R_E和限流电阻R₄之间的关系表达为：

$I=\frac{m}{R_E+R_4}---\left(2\right)$

相应地，为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种电路简单、调控灵活的 基于DCP的DDS输出信号幅度调控电路。

本发明的基于DCP的DDS输出信号幅度调控电路，包括微控制器MCU、用于产生 设定频率信号的DDS、用于控制DDS片内DAC满量程电流的4个同型号DCP、DDS输出 端负载电阻R₁和R₂，其特别之处在于：还包括辅助电阻R₃、R₄；所述4个同型号DCP中 DCP1的R_W、R_L端分别与DCP2的R_W、R_L端并联；DCP3的R_W、R_L端分别与DCP4的R_W、 R_L端并联；DCP2的R_L端连到DCP3的R_W端；DCP1的R_W端与DCP4的R_L端之间并联辅 助电阻R₃；DCP1的R_W端接DDS的片内DAC满量程电流设置引脚“DACR_set”，DCP4的 R_L端接辅助电阻R₄的一端，R₄的另一端接地；所有DCP的R_H端都悬空；所述MCU控制各 DCP的抽头位置变化，DCP1与DCP2的抽头位置始终相同，DCP3与DCP4的抽头位置始终 相同。

本发明的基于DCP的DDS输出信号幅度调控电路，所述4个同型号DCP中DCP1 与DCP2并联，DCP3与DCP4并联；两组并联的DCP再串联，并与辅助电阻R₃并联，构成 一个等效DCP；该等效DCP的实际抽头位置n取整数，取值范围为0到2(t-1)。DCP并联用 于提高数字电位器的分辨率，以提高DDS输出信号幅度的调控分辨率；两组并联的DCP串 联用于扩展等效DCP的总抽头数，以扩大DDS输出信号幅度的调控范围；所述辅助电阻R₃用于提高DDS片内DAC满量程电流I的变化线性度，改善DDS输出信号幅度的调控精度； 所述辅助电阻R₄用于限制DDS片内DAC满量程电流I的设置数值，避免因I过大而烧坏 DDS。

本发明的有益效果是：通过4个同型号数字电位器DCP的串、并联组合，构成一个 高分辨率、高精度的等效DCP去控制DDS片内DAC满量程电流的变化，实现对DDS输出 信号幅度的高分辨率、宽范围的灵活调控。

附图说明

附图为本发明的电原理框图。

图中：1MCU，2直接数字式频率合成器DDS，3第1个数字电位器DCP1，4第 2个数字电位器DCP2，5第3个数字电位器DCP3，6第4个数字电位器DCP4，7等效DCP。

具体实施方式

结合附图，本发明的基于DCP的DDS输出信号幅度调控方法，按照以下步骤进行： a.选取一个直接数字式频率合成器DDS(2)，产生需要频率的信号；设DDS片内电流型DAC 的满量程电流为I，该I的设置端为连到芯片外部的引脚“DACR_set”；b.选取4个同型号 的数字电位器DCP，把DCP1(3)与DCP2(4)并联，DCP3(5)与DCP4(6)并联；这两组并联的 DCP再串联，然后与辅助电阻R₃并联，构成一个高分辨率、高精度的等效DCP；设每个DCP 的总电阻为R_T，抽头数为t，等效DCP的可变电阻值为R_E，该等效DCP的实际抽头位置n 取整数，取值范围为0到2(t-1)；c.把等效DCP与一个限流电阻R₄串联后，再连在DDS的 “DACR_set”端与“地”之间；等效DCP的电阻R_E与限流电阻R₄之和决定I的值；d.选取 一个微控制器MCU(1)，用于对DDS的输出频率和4个DCP芯片的抽头位置进行控制。

在上述DDS输出信号幅度调控方法中，直接数字式频率合成器DDS用于产生设定 频率的信号输出；每个DCP抽头位置的改变，引起等效DCP的抽头位置n的值改变，等效 电阻值R_E与限流电阻R₄串联后的总电阻值R随之改变，R的变化引起DDS片内DAC满量 程电流I变化，DDS输出信号幅度跟随I成比例变化。

如附图所示，给出了本发明的基于DCP的DDS输出信号幅度调控电路，其包括 MCU(1)、DDS(2)、第一个数字电位器DCP1(3)、第二个数字电位器DCP2(4)、第三个数字电 位器DCP3(5)、第四个数字电位器DCP4(6)、辅助电阻R₃和R₄、DDS片内DAC的负载电阻 R₁和R₂。所示的4个数字电位器DCP型号相同，DCP1的R_W、R_L端分别与DCP2的R_W、 R_L端并联；DCP3的R_W、R_L端分别与DCP4的R_W、R_L端并联；DCP2的R_L端连到DCP3 的R_W端，将两组并联的DCP串联起来；DCP1的R_W端与DCP4的R_L端之间再并联辅助电 阻R₃；DCP1的R_W端接DDS片内DAC满量程电流设置引脚“DACR_set”；DCP4的R_L端 接辅助电阻R₄的一端，R₄的另一端接地；所有DCP的R_H端都悬空；MCU控制各DCP的抽 头位置变化，DCP1与DCP2的抽头位置始终相同，DCP3与DCP4的抽头位置也始终相同。

通过对电路进行的分析，可以得出DDS片内DAC满量程电流I的表达式为：

$I=\frac{m}{R_E+R_4}=\frac{m}{[\frac{{\mathrm{nR}}_T}{2(t-1)}//R_3]+R_4}$

DCP的并联，使等效DCP的电阻调节分辨率由R_T/(t-1)提高了一倍，DDS输出信号 幅度的调控分辨率得到提高；两组并联的DCP串联，使等效DCP的总抽头数由t扩展为(2t-1)， 扩大了DDS输出信号幅度的调控范围；并联的辅助电阻R₃有助于提高I的变化线性度，改 善DDS输出信号幅度的调控精度；串联的辅助电阻R₄限制I的设置数值，避免因I过大而烧 坏DDS。