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[導(dǎo)讀]文中介紹ML2036的原理和特性,并結(jié)合實例給出其應(yīng)用電路。

摘要:ML2036是Fairchild公司推出的可編程輸出頻率單片集成過零正弦波發(fā)生器,無需外部元件。通過串行SPI數(shù)字接口編程輸出DC-50kHz之間的任意頻率,滿量程分辨率1.5Hz,通過降低輸出頻率范圍可以提高分辨率,能夠提供±VREF或±VREP/2的電壓輸出幅度,是低頻率低成本正弦波應(yīng)用的理想選擇。文中介紹ML2036的原理和特性,并結(jié)合實例給出其應(yīng)用電路。
關(guān)鍵詞:DDS;正弦波;SPI;程近增益放大器;ML2036
中圖分類號:TN74    文獻標識碼:B    文章編號:1006-6977(2006)01-0041-03

1 引言

    在許多測試電路中往往需要產(chǎn)生頻率和幅度連續(xù)可調(diào)的過零正弦波信號,近年來DDS(數(shù)字直接頻率合成)技術(shù)比較迅速,廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域,快速達到幾百兆甚至上千兆,這里僅介紹一款適合信號測試電路的低成本DDSML2036,其電路更為簡潔實用。

2 ML2306
的主要特點

    ML2306
的主要特點如下:

    可編程輸出頻率DC50kHz。
    正負雙電源供電,過零正弦波輸出。
    低增益誤差和諧波失真。
       3
SPI兼容串行微控制器接口。
    完全整合解決方案,無需外部元件。
       12MHz
的時鐘輸入時頻率輸出分辨率1.5Hz±0.75Hz)。
    集成3MHz12MHz晶體振蕩電路。
    輸入時鐘頻率的1/21/8時鐘輸出。
       ML2306
采用PDIPSOIC兩種封裝,引腳排列如圖1所示,各引腳功能如表1所列(圓括號內(nèi)的引腳號為SOIC封裝)。

3 ML2306基本原理
    ML2306
由可編程頻率發(fā)生器、正弦波發(fā)生器、晶體振蕩器和串行數(shù)字接口組成。

3.1
頻率發(fā)生器
   
可編程頻率發(fā)生器通過16位數(shù)據(jù)字產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的數(shù)字輸出。頻率發(fā)生器是由fCLKIN/4時鐘控制的相位累加器組成,每4CLKIN周期存儲在數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)加到相位累加器,輸出頻率等于累加器溢出率。當fCLKIN12.352MHz時,ΔfMIN1.5Hz±0.75Hz),通過使用一個低輸入時鐘頻率可以獲得較高分辨率的頻率輸出。例如當fCLKIN1MHz時,ΔfMIN0.12Hz±0.06Hz)。
   
輸出頻率:fOUTfCLKIND15D0DEC/223
   
頻率分辨率:ΔfMINfCLKIN/223

3.2
正弦波發(fā)生器
   
正弦波發(fā)生器由正弦查找表、DAC和低通濾波器組成。正弦查找表存儲有正弦波的量化數(shù)據(jù),在時鐘控制下循環(huán)輸出這些量化數(shù)據(jù)驅(qū)動數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC產(chǎn)生階梯正弦波,再經(jīng)過低通平滑濾波器便可產(chǎn)生平滑的正弦波。

    ML2036
有一個基準電壓VREF輸入。當增益控制GAIN輸入邏輯1時,VOUT正弦波峰峰值電壓等于±VREF,VREF0V-(VCC1.5V);當GAIN輸入邏輯0VOUT峰峰值電壓等于±VREF/2,VREF0VVCC

   
模擬輸出VOUT的零點偏移電壓VOS是峰峰值輸出電壓的函數(shù),如果VOUTPP)=2.5V,VOUTMAX)=±50mV,則VOSMAX)=±[2.5VOUTPP))/100]

3.3
晶體振蕩器
     
晶體振蕩器為可編程頻率發(fā)生器產(chǎn)生一個精確的參考時鐘,可以在CLKINDGND之間放置一個3MHz12.352MHz的晶體,不需要其他外部電容或元件,也可以直接用012MHz的外部時鐘驅(qū)動CLKIN。BL2036還有兩個時鐘輸出用于驅(qū)動其他外部器件,CLKOUT1是從CLKIN2分頻輸出,CLKOUT2是從CLKIN8分頻輸出。

3.4
串行數(shù)字接口
   
串行數(shù)字接口由一個移位寄存器和數(shù)據(jù)鎖存器組成,時鐘輸入信號SCK、數(shù)據(jù)輸入信號SID和數(shù)據(jù)鎖存信號LATI可以與任何微處理器方便接口。數(shù)據(jù)線SID上的串行16位數(shù)據(jù)字在串行移位時鐘SCK上升沿進入16位移位寄存器,數(shù)據(jù)裝載到移位寄存器后在LATI下降沿鎖存,LATI下降沿應(yīng)該出現(xiàn)在SCK低電平期間,時序如圖2所示。

3.5抑制模式和掉電模式
    ML2036
具有抑制模式和掉電模式,設(shè)置情況如表2所列。如果PDNINH是邏輯1,通過在移位寄存器所有位插入0,同時使LATI變?yōu)檫壿?/SPAN>1且保持為高電平,器件進入掉電模式,在這種狀態(tài)下,功率消耗減少到11.5mW最大值,VOUT輸出為0V。也可以通過PDNINH引腳變?yōu)檫壿?/SPAN>0使ML2036進入掉電模式,而無需考慮移位寄存器內(nèi)容和LATI狀態(tài)。如果使PDNINH引腳變?yōu)?/SPAN>VSS-(VSS0.5V),同時把移位寄存器所有位插入0并把LATI引腳變?yōu)檫壿?/SPAN>1,器件進入抑制模式,VOUT將完成最后半個正弦波周期后接近VOS范圍,就如同沒有電壓輸出一樣,如圖3所示。

4 應(yīng)用電路
      ML2036
簡單易用,可以很方便的產(chǎn)生程控正弦波信號,圖4所示是ML2036產(chǎn)生程控增益正弦波的硬件原理設(shè)計,圖中的U3AD5262)是程控數(shù)字電位器,具有256個節(jié)點,正負雙電源供電,可以處理正負雙向交流信號,過零正弦波峰峰值(±2.5V)分辨率可以達到VREF/25610mW,再經(jīng)過運放把峰峰值放大為20V。單片機AT89C2051用普通I/0口即可模擬ML2036和數(shù)字電位器AD5262的數(shù)字接口,從而對輸出正弦波進行頻率和幅度的控制。再把單片機串口收發(fā)信號經(jīng)232電平轉(zhuǎn)換后接到PC機串口,就構(gòu)成幅度和頻率都可以連續(xù)程控的過零正弦波信號發(fā)生器。

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