AD9834CRUZ

20 mW功耗、2.3 V至5.5 V、 75 MHz的完整DDS AD9834 产品特性 AD9834提供相位调制和频率调制功能。频率寄存器为28 窄带SFDR > 72 dB 2.3 V至5.5 V电源供电 输出频率高达37.5 MHz 正弦波输出/三角波输出 片上集成比较器 三线式SPI®接口 扩展温度范围：-40℃至+105℃ 省电选项 功耗：20 mW(3 V时) 20引脚TSSOP 位；时钟速率为75 MHz，可以实现0.28 Hz的分辨率。同 应用 该器件采用2.3 V至5.5 V电源供电。模拟和数字部分彼此独 样，时钟速率为1 MHz时，AD9834可以实现0.004 Hz的分 辨率。影响频率和相位调制的方法是通过串行接口加载寄 存器，然后通过软件或FSELECT/PSELECT引脚切换寄存 器。 AD9834通过一个三线式串行接口写入数据。该串行接口 能够以最高40 MHz的时钟速率工作，并且与DSP和微控制 器标准兼容。 立，可以采用不同的电源供电；例如，AVDD可以是5 V， 频率激励/波形发生 频率相位调谐和调制 低功耗RF/通信系统 液体和气流测量 传感器应用：接近度、运动和缺陷检测 测试与医疗设备 而DVDD可以是3 V。 AD9834具有控制休眠的引脚(SLEEP)，支持从外部控制断 电模式。器件中不用的部分可以断电，以将功耗降至最 低。例如，在产生时钟输出时，可以关断DAC。 该器件采用20引脚TSSOP封装。 概述 AD9834是一款75 MHz、低功耗DDS器件，能够产生高性能正 弦波和三角波输出。其片内还集成一个比较器，支持产生 方波以用于时钟发生。当供电电压为3 V时，其功耗仅为 20 mW，非常适合对功耗要求严格的应用。 功能框图 AVDD AGND DGND DVDD CAP/2.5V REFOUT ON-BOARD REFERENCE REGULATOR MCLK VCC 2.5V FULL-SCALE CONTROL FSELECT 28-BIT FREQ0 REG PHASE ACCUMULATOR (28-BIT) MUX 28-BIT FREQ1 REG FS ADJUST Σ 12 SIN ROM 10-BIT DAC MUX COMP IOUT IOUTB MSB 12-BIT PHASE0 REG 12-BIT PHASE1 REG MUX MUX DIVIDED BY 2 16-BIT CONTROL REGISTER MUX SIGN BIT OUT SERIAL INTERFACE AND CONTROL LOGIC COMPARATOR VIN FSYNC SCLK SDATA PSELECT SLEEP RESET 02705-001 AD9834 图1 Rev. C Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2003–2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 AD9834 目录 产品特性 ........................................................................................... 1 控制寄存器 ............................................................................... 18 应用.................................................................................................... 1 频率和相位寄存器 .................................................................. 20 概述.................................................................................................... 1 写入频率寄存器....................................................................... 21 功能框图 ........................................................................................... 1 写入相位寄存器....................................................................... 21 修订历史 ........................................................................................... 3 RESET功能 ................................................................................ 21 技术规格 ........................................................................................... 4 SLEEP功能................................................................................. 21 时序特性...................................................................................... 6 SIGN BIT OUT引脚................................................................. 22 绝对最大额定值.............................................................................. 7 IOUT和IOUTB引脚 ................................................................ 22 ESD警告....................................................................................... 7 应用信息 ......................................................................................... 23 引脚配置和功能描述 ..................................................................... 8 接地和布局布线............................................................................ 26 典型工作特性 ................................................................................ 10 与微处理器接口............................................................................ 27 术语.................................................................................................. 14 AD9834与ADSP-21xx的接口................................................. 27 工作原理 ......................................................................................... 15 AD9834与68HC11/68L11的接口 .......................................... 27 电路描述 ......................................................................................... 16 AD9834与80C51/80L51的接口 ............................................. 28 数控振荡器和相位调制器 ..................................................... 16 AD9834与DSP56002的接口................................................... 28 SIN ROM.................................................................................... 16 评估板 ............................................................................................. 29 数模转换器(DAC) .................................................................. 16 系统开发平台 ........................................................................... 29 比较器 ........................................................................................ 16 AD9834与SPORT的接口 ........................................................ 29 调节器 ........................................................................................ 17 XO与外部时钟 ......................................................................... 29 输出顺从电压 ........................................................................... 17 电源 ............................................................................................ 29 功能描述 ......................................................................................... 18 评估板原理图 ........................................................................... 30 串行接口.................................................................................... 18 评估板布局布线....................................................................... 32 AD9834上电.............................................................................. 18 外形尺寸 ......................................................................................... 35 延迟 ............................................................................................ 18 订购指南.................................................................................... 35 Rev. C | Page 2 of 36 AD9834 修订历史 2011年2月—修订版B至修订版C 更改表1参数IDD............................................................................. 5 更改表4的FS ADJUST描述 ........................................................... 8 增加“输出顺从电压”部分 ........................................................... 17 更改图31 ......................................................................................... 23 更改图32 ......................................................................................... 24 删除“使用AD9834评估板”部分和“原型设计区域”部分...... 28 增加“系统开发平台”部分、“AD9834与SPORT的接口”部分、 图39和图40；重新排序 ............................................................... 29 更改“XO与外部时钟”部分和“电源”部分 ................................ 29 删除表19“材料清单”；重新排序 .............................................. 30 增加“评估板原理图”部分和图41 .............................................. 30 增加图42 ......................................................................................... 31 增加“评估板布局布线”部分和图43.......................................... 32 增加图44 ......................................................................................... 33 增加图45 ......................................................................................... 34 更改“订购指南” ............................................................................ 35 2010年4月—修订版A至修订版B 更改“比较器”部分 ........................................................................ 15 增加图28 ......................................................................................... 16 更改“串行接口”部分.................................................................... 17 2006年8月—修订版0至修订版A 更新格式 .....................................................................................通篇 更改75 MHz完整DDS ..............................................................通篇 更改“特性”部分............................................................................... 1 更改表1 ............................................................................................. 4 更改表2 ............................................................................................. 6 更改表3 ............................................................................................. 8 增加图10；图号重新排序 ............................................................ 9 增加图16和图17；图号重新排序 ............................................. 10 更改表6 ........................................................................................... 19 更改“写入频率寄存器”部分....................................................... 20 更改图29 ......................................................................................... 21 更改表19 ......................................................................................... 30 更改图38 ......................................................................................... 28 2003年2月—修订版0：初始版 Rev. C | Page 3 of 36 AD9834 技术规格 除非另有说明，VDD = 2.3 V至5.5 V，AGND = DGND = 0 V，TA = TMIN至TMAX，RSET = 6.8 kΩ，RLOAD = 200 Ω(对于IOUT和IOUTB)。 表1. 2 参数 信号DAC规格 分辨率 更新速率 IOUT满量程3 VOUT最大值 VOUT最小值 输出顺从电压4 直流精度 积分非线性 差分非线性 DDS规格 动态规格 信噪比 总谐波失真 无杂散动态范围(SFDR) 宽带(0至奈奎斯特频率) 窄带(±200 kHz) B级 C级 时钟馈通 唤醒时间 比较器 输入电压范围 输入电容 输入高通滤波器截止频率 输入直流电阻 输入漏电流 输出缓冲 输出上升/下降时间 输出抖动 基准电压源 内部基准电压 REFOUT输出阻抗5 基准电压源温度系数 逻辑输入 输入高电压VINH 最小值 B级、C级1 典型值 最大值 10 75 3.0 0.6 30 0.8 ±1 ±0.5 55 测试条件/注释 Bits MSPS mA V mV V LSB LSB 60 −66 −56 dB dBc fMCLK = 75 MHz, fOUT = fMCLK/4096 fMCLK = 75 MHz, fOUT = fMCLK/4096 −60 −56 dBc fMCLK = 75 MHz, fOUT = fMCLK/75 −78 −74 −50 1 −67 −65 dBc dBc dBc ms fMCLK = 50 MHz, fOUT = fMCLK/50 fMCLK = 75 MHz, fOUT = fMCLK/75 1 V p-p pF MHz MΩ 内部交流耦合 ns ps rms 使用15 pF负载 3 MHz正弦波，0.6 V p-p 10 4 5 10 12 120 1.12 1.18 1 100 1.24 1.7 2.0 2.8 0.6 0.7 0.8 10 输入低电压VINL 输入电流IINH/IINL 输入电容CIN 单位 3 Rev. C | Page 4 of 36 V kΩ ppm/°C V V V V V V µA pF 2.3 V至2.7 V电源 2.7 V至3.6 V电源 4.5 V至5.5 V电源 2.3 V至2.7 V电源 2.7 V至3.6 V电源 4.5 V至5.5 V电源 AD9834 2 参数 电源 AVDD DVDD IAA 6 IDD6 B级 C级 IAA + IDD6 B级 C级 低功耗休眠模式 B级 C级 最小值 B级、C级1 典型值 最大值 单位 测试条件/注释 V V mA fMCLK = 75 MHz, fOUT = fMCLK/4096 3.8 5.5 5.5 5 2.0 2.7 3 3.7 mA mA 与IDD代码相关(见图8) 与IDD代码相关(见图8) 5.8 6.5 8 8.7 mA mA 2.3 2.3 0.5 0.6 mA mA DAC关断，MCLK运行 DAC关断，MCLK运行 B级：MCLK = 50 MHz；C级：MCLK = 75 MHz。对于未指定器件等级的技术规格，相关值同时适用于这两种等级器件。 工作温度范围如下：B、C版本：−40°C至+105℃；典型规格在25℃条件下测得。 3 为了符合合规要求，指定负载为200 Ω时，IOUT满量程不应超过4 mA。 4 通过设计保证。 5 REFOUT为源电流时适用。REFOUT为吸电流时阻抗更高。 6 在数字输入处于静态且等于0 V或DVDD时测得。 1 2 RSET 6.8kΩ 10nF CAP/2.5V REGULATOR AD9834 REFOUT ON-BOARD REFERENCE 12 SIN ROM FS ADJUST FULL-SCALE CONTROL 10-BIT DAC 图2. 用于测试规格的测试电路 Rev. C | Page 5 of 36 COMP AVDD 10nF IOUT RLOAD 200Ω 20pF 02705-002 100nF AD9834 时序特性 除非另有说明，DVDD = 2.3 V至5.5 V，AGND = DGND = 0 V。 表2. 参数1 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 MIN t8 MAX t9 t10 t11 t11A t12 1 在TMIN至TMAX时的限值 20/13.33 8/6 8/6 25 10 10 5 10 t4 − 5 5 3 8 8 5 单位 ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最大值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) 测试条件/注释 MCLK周期：50 MHz/75 MHz MCLK高电平持续时间：50 MHz/75 MHz MCLK低电平持续时间：50 MHz/75 MHz SCLK周期 SCLK高电平持续时间 SCLK低电平持续时间 FSYNC到SCLK下降沿建立时间 FSYNC到SCLK保持时间 数据建立时间 数据保持时间 MCLK上升沿之前FSELECT、PSELECT建立时间 MCLK上升沿之后FSELECT、PSELECT建立时间 SCLK高电平到FSYNC下降沿建立时间 通过设计保证，但未经生产测试。 时序图 t1 t2 02705-003 MCLK t3 图3. 主时钟 MCLK FSELECT, PSELECT VALID DATA VALID DATA VALID DATA 02705-004 t11A t11 图4. 控制时序 t5 t12 t4 SCLK t7 t6 t8 FSYNC SDATA D15 D14 D2 t10 D1 图5. 串行时序 Rev. C | Page 6 of 36 D0 D15 D14 02705-005 t9 AD9834 绝对最大额定值 除非另有说明，TA = 25°C。 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 表3. 参数 AVDD至AGND DVDD至DGND AVDD至DVDD AGND至DGND CAP/2.5V 数字I/O电压至DGND 模拟I/O电压至AGND 工作温度范围 工业(B级) 存储温度范围 最高结温 TSSOP封装 θJA热阻 θJC热阻 引脚温度，焊接(10秒) IR回流焊峰值温度 回流焊(无铅) 峰值温度 峰值温度时间 坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其它 额定值 −0.3 V至+6 V −0.3 V至+6 V −0.3 V至+0.3 V −0.3 V至+0.3 V 2.75 V −0.3 V至DVDD + 0.3 V −0.3 V至AVDD + 0.3 V 超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器件 能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响 器件的可靠性。 ESD警告 ESD(静电放电)敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。 尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高 −40°C至+105°C −65°C至+150°C 150°C 能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当 的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 143°C/W 45°C/W 300°C 220°C 260°C (+0/–5) 10秒至40秒 Rev. C | Page 7 of 36 AD9834 FS ADJUST 1 20 IOUTB REFOUT 2 19 IOUT COMP 3 18 AGND 17 VIN 16 SIGN BIT OUT CAP/2.5V 6 15 FSYNC DGND 7 14 SCLK MCLK 8 13 SDATA FSELECT 9 12 SLEEP PSELECT 10 11 RESET AVDD 4 DVDD 5 AD9834 TOP VIEW (Not to Scale) 02705-006 引脚配置和功能描述 图6. 引脚配置 表4. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 描述 模拟信号和基准电压源 1 FS ADJUST 满量程调整控制。此引脚和AGND之间连接一个电阻(RSET)，从而决定满量程DAC电流的幅度。RSET与满量程电 流之间的关系如下： IOUT FULL SCALE = 18 × FSADJUST/RSET 2 3 17 REFOUT COMP VIN 19, 20 IOUT, IOUTB FSADJUST = 1.15 V(标称值)，RSET = 6.8 kΩ(典型值)。 基准电压输出。AD9834通过此引脚提供1.20 V内部基准电压源。 DAC偏置引脚。此引脚用于对DAC偏置电压进行去耦。 比较器输入。可利用比较器从正弦DAC输出产生方波。DAC输出应经过适当滤波，然后再施加于比较器，以 改善抖动性能。当控制寄存器中的Bit OPBITEN和Bit SIGN/PIB置1时，比较器输入端连接到VIN。 电流输出。这是高阻抗电流源。应在IOUT和AGND之间连接一个标称值为200 Ω的负载电阻。IOUTB最好应通 过一个大小为200 Ω的外部负载电阻连接到AGND，但也可直接与AGND相连。此外还建议通过一个20 pF电容 连接到AGND，以防止出现时钟馈通。 电源 4 AVDD 模拟部分的正电源。AVDD的值范围为2.3 V至5.5 V。应在AVDD和AGND之间连接一个0.1 μF去耦电容。 5 DVDD 数字部分的正电源。DVDD的值范围为2.3 V至5.5 V。应在DVDD和DGND之间连接一个0.1 μF去耦电容。 6 CAP/2.5V 数字电路采用2.5 V电源供电。当DVDD超过2.7 V时，此2.5 V利用片内调节器从DVDD产生。该调节器需要在 CAP/2.5 V至DGND之间连接一个典型值为100 nF的去耦电容。如果DVDD小于或等于2.7 V，则CAP/2.5 V应与 DVDD直接相连。 数字地。 模拟地。 7 DGND 18 AGND 数字接口和控制 8 MCLK 9 FSELECT 10 PSELECT 11 RESET 12 SLEEP 数字时钟输入。DDS输出频率是MCLK频率的一个分数，分数的分子是二进制数。输出频率精度和相位噪声均 由此时钟决定。 频率选择输入。FSELECT控制相位累加器中使用的具体频率寄存器(FREQ0或FREQ1)。可使用引脚FSELECT或Bit FSEL来选择要使用的频率寄存器。使用Bit FSEL来选择频率寄存器时，FSELECT引脚应与CMOS高电平或低电平 相连。 相位选择输入。PSELECT控制将增加到相位累加器输出的具体相位寄存器(PHASE0或PHASE1)。可使用引脚 PSELECT或Bit PSEL来选择要使用的相位寄存器。当相位寄存器由Bit PSEL控制时，PSELECT引脚应与CMOS高电 平或低电平相连。 高电平有效数字输入。RESET可使相应的内部寄存器复位至0，以提供中间电平的模拟输出。RESET不影响任 何可寻址寄存器。 高电平有效数字输入。当此引脚处于高电平时，DAC关断。此引脚功能与控制位SLEEP12相同。 Rev. C | Page 8 of 36 AD9834 引脚编号 13 14 15 引脚名称 SDATA SCLK FSYNC 16 SIGN BIT OUT 描述 串行数据输入。16位串行数据字施加于此输入。 串行时钟输入。数据在每个SCLK下降沿逐个输入AD9834。 低电平有效控制输入。这是输入数据的帧同步信号。当FSYNC变为低电平时，即告知内部逻辑，正在向器件 中载入新数据字。 逻辑输出。比较器输出通过此引脚提供，或者可通过此引脚输出NCO的MSB。通过将控制寄存器中的Bit OPBITEN置1，可使能此输出引脚。Bit SIGN/PIB确定通过该引脚输出的是比较器输出还是NCO的MSB。 Rev. C | Page 9 of 36 AD9834 典型性能参数 0 AVDD = DVDD = 3V TA = 25°C TA = 25°C 3.5 –10 3.0 –20 SFDR (dBc) IDD (mA) 2.5 5V 2.0 3V 1.5 –30 –40 –50 1.0 –60 0.5 –70 15 0 30 45 MCLK FREQUENCY (MHz) 60 75 –80 02705-007 0 SFDR dB MCLK/7 fOUT = 1MHz 0 10 图7. 典型功耗(IDD )与MCLK频率的关系 20 30 40 50 MCLK FREQUENCY (MHz) 60 02705-010 4.0 70 图10. 宽带SFDR与MCLK频率的关系 4.0 0 TA = 25°C 5V 3.5 –10 3.0 AVDD = DVDD = 3V TA = 25°C –20 3V SFDR (dBc) IDD (mA) 2.5 2.0 1.5 –30 50MHz CLOCK –40 –50 –60 0.5 –70 1k 10k 100k fOUT (Hz) 1M 10M 100M –80 0.001 02705-008 0 100 0.1 1.0 fOUT/fMCLK 10 100 图11. 不同MCLK频率条件下宽带SFDR与fOUT /fMCLK 的关系 图8. 典型IDD 与fOUT 的关系(fMCLK = 50 MHz) –60 –40 AVDD = DVDD = 3V TA = 25°C –45 –70 –50 SNR (dB) –65 –75 SFDR dB MCLK/50 –80 TA = 25°C AVDD = DVDD = 3V fOUT = MCLK/4096 –55 –60 –85 –90 0 15 30 45 MCLK FREQUENCY (MHz) 60 75 –70 1.0 5.0 10.0 12.5 MCLK FREQUENCY (MHz) 图12. SNR与MCLK频率的关系 图9. 窄带SFDR与MCLK频率的关系 Rev. C | Page 10 of 36 25.0 50.0 02705-012 –65 SFDR dB MCLK/7 02705-009 SFDR (dBc) 0.01 02705-011 30MHz CLOCK 1.0 1000 0.20 950 0.18 900 0.16 2.3V 850 DVDD = 3.3V DVDD = 2.3V DVDD = 5.5V 0.14 5.5V 700 0.12 0.10 0.08 650 0.06 600 0.04 550 0.02 500 –40 25 TEMPERATURE (°C) 105 0 –40 –20 0 20 40 60 TEMPERATURE (°C) 80 100 02705-037 750 DVDD (V) 800 02705-013 WAKE-UP TIME (µs) AD9834 图16. SIGN BIT OUT低电平(ISINK = 1 mA) 图13. 唤醒时间与温度的关系 5.5 1.250 DVDD = 5.5V 5.0 1.225 4.5 UPPER RANGE 4.0 DVDD (V) 1.175 LOWER RANGE 3.5 DVDD = 3.3V 3.0 1.150 DVDD = 2.7V 2.5 1.125 2.0 25 TEMPERATURE (°C) 105 1.5 –40 02705-014 1.100 –40 DVDD = 2.3V –20 0 20 40 60 TEMPERATURE (°C) 80 100 02705-038 V(REFOUT) (V) 1.200 DVDD = 4.5V 图17. SIGN BIT OUT高电平(ISINK = 1 mA) 图14. VREFOUT 与温度的关系 0 –100 AVDD = DVDD = 5V TA = 25°C –10 –110 –20 –30 (dB) –40 –130 –50 –60 –70 –140 –80 –150 –160 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 100k 200k 0 RWB 100 VWB 30 FREQUENCY (Hz) 100k ST 100 SEC 图18. fMCLK = 10 MHz；fOUT = 2.4 kHz，频率字 = 000FBA9 图15. 输出相位噪声(fOUT = 2 MHz，MCLK = 50 MHz) Rev. C | Page 11 of 36 02705-016 –90 –100 02705-015 (dBc/Hz) –120 0 –10 –10 –20 –20 –30 –30 –40 –40 –50 –50 –60 –60 –70 –70 –80 –80 –90 –90 –100 –100 5M ST 50 SEC 0 RWB 100 0 –10 –10 –20 –20 –30 –30 –40 –40 (dB) 0 –50 –60 –70 –70 –80 –80 –90 –90 0 RWB 1k VWB 300 FREQUENCY (Hz) 5M ST 50 SEC –100 图20. fMCLK = 10 MHz；fOUT = 3.33 MHz = fMCLK /3， 频率字 = 5555555 0 –10 –10 –20 –20 –30 –30 –40 –40 (dB) 0 –50 –60 –70 –70 –80 –80 –90 –90 0 RWB 100 VWB 30 FREQUENCY (Hz) 160k ST 200 SEC VWB 300 FREQUENCY (Hz) 25M ST 200 SEC –50 –60 –100 0 RWB 1k 图23. fMCLK = 50 MHz；fOUT = 1.2 MHz，频率字 = 0624DD3 –100 02705-019 (dB) –50 –60 –100 1.6M ST 200 SEC 图22. fMCLK = 50 MHz；fOUT = 120 kHz，频率字 = 009D496 02705-018 (dB) 图19. fMCLK = 10 MHz；fOUT = 1.43 MHz = fMCLK /7， 频率字 = 2492492 VWB 300 FREQUENCY (Hz) 02705-021 VWB 300 FREQUENCY (Hz) 图21. fMCLK = 50 MHz；fOUT = 12 kHz，频率字 = 000FBA9 0 RWB 1k VWB 300 FREQUENCY (Hz) 25M ST 200 SEC 02705-022 0 RWB 1k 02705-020 (dB) 0 02705-017 (dB) AD9834 图24. fMCLK = 50 MHz；fOUT = 4.8 MHz，频率字 = 189374C Rev. C | Page 12 of 36 0 –10 –10 –20 –20 –30 –30 –40 –40 –50 –50 –60 –60 –70 –70 –80 –80 –90 –90 –100 0 RWB 1k VWB 300 FREQUENCY (Hz) 25M ST 200 SEC –100 图25. fMCLK = 50 MHz；fOUT = 7.143 MHz = fMCLK /7， 频率字 = 2492492 0 RWB 1k VWB 300 FREQUENCY (Hz) 25M ST 200 SEC 图26. fMCLK = 50 MHz；fOUT = 16.667 MHz = fMCLK /3， 频率字 = 5555555 Rev. C | Page 13 of 36 02705-024 (dB) 0 02705-023 (dB) AD9834 AD9834 术语 积分非线性(INL) 最大谐波或杂散的幅度与基波频率的幅度之比。窄带 转换结果编码偏离通过其传递函数端点的直线的最大偏 SFDR指±200 kHz带宽范围内最大杂散或谐波的幅度相对于 差。传递函数端点是指，在零点位置比第一个编码的跃变 基波频率幅度的衰减程度。 点低0.5 LSB的点(000 … 00至000 … 01)，以及在满刻度位置 比最后一个编码的跃变点高0.5 LSB的点(111..10到111..11)。 误差用LSB表示。 总谐波失真(THD) THD指所有谐波均方根和与基波均方根值的比值。对于 AD9834，THD定义为 差分非线性(DNL) DNL指DAC中两个相邻码之间所测得变化值与理想的1 LSB 变化值之间的差异。最大±1 LSB的额定DNL可确保单调性。 其中：V1是基波幅度的均方根值；V2、V3、V4、V5和V6是 输出顺从电压 输出顺从电压是指保证规格要求情况下可在DAC的输出端 二次谐波到六次谐波的幅度均方根值。 产生的最大电压。当产生的电压大于输出顺从电压额定值 信噪比(SNR) 时，AD9834可能无法达到数据手册所述的额定性能。 SNR指输出信号测量结果的均方根值与奈奎斯特频率以下 除谐波和直流外的所有其它频谱成分的均方根和之比，用 无杂散动态范围(SFDR) DDS器件的输出中不仅有目标频率，而且有基波频率的谐 分贝(dB)表示。 波和这些频率的镜像。SFDR与目标频段中存在的最大杂 时钟馈通 散或谐波相关。宽带SFDR指0 Hz至奈奎斯特带宽范围内的 从MCLK输入到模拟输出会出现一些馈通。时钟馈通是指 AD9834输出频谱中MCLK信号的幅度与基波频率之比。 Rev. C | Page 14 of 36 AD9834 工作原理 正弦波通常用其幅度来表示：a(t) = sin(ωt)。不过，这类 已知正弦波的相位是线性的，如果给定参考时间间隔(时 正弦波是非线性曲线，因此除非通过分段构建，否则不易 钟周期)，则可以确定该周期内的相位旋转情况。 生成。另一方面，角度信息本质上是线性的。也就是说， ∆Phase = ω∆t 每个单位时间内，相位角度会旋转固定角度。角速率取决 求出ω， 于信号频率，也即ω = 2πf。 +1 0 ω = ∆Phase/∆t = 2πf MAGNITUDE 求出f并用参考时钟频率替换参考周期(1/fMCLK = Δt) 6π f = ∆Phase × fMCLK/2π 4π 2π AD9834根据这个简单公式来构建输出。一个简单的DDS –1 2π PHASE 4π 芯片便可利用以下三大主要子电路来实现此公式：数控振 6π 荡器和相位调制器、SIN ROM以及数模转换器(DAC)。“电 02705-025 2p 0 路描述”部分将逐个介绍各个子电路。 图27. 正弦波 Rev. C | Page 15 of 36 AD9834 电路描述 AD9834是一个完全集成的直接数字频率合成(DDS)芯片。 SIN ROM 该芯片需要一个参考时钟、一个精密低电阻和八个去耦电 要使用NCO的输出，必须先将其从相位信息转换成正弦数 容，以用数字方式产生高达37.5 MHz的正弦波。除产生这 值。相位信息可以直接映射至幅度，因此SIN ROM可以将 个RF信号之外，该芯片还完全能支持各种简单和复杂的调 数字相位信息用作查找表的地址并将相位信息转换成幅 制方案。这些调制方案完全在数字域内实现，使得可以使 度。 用DSP技术精确而轻松地实现复杂的调制算法。 虽然NCO包含28位相位累加器，但NCO的输出会被截断 AD9834的 内 部 电 路 包 含 以 下 主 要 部 分 ： 数 控 振 荡 器 至12位。使用相位累加器的全分辨率不仅不切实际，也根 (NCO)、频率和相位调制器、SIN ROM、DAC、比较器以 本不必要，因为这要求查找表具有228个条目。只需具有足 及稳压器。 够的相位分辨率，使得因截断而产生的误差小于10位DAC 数控振荡器和相位调制器 的分辨率。这就要求SIN ROM的相位分辨率比10位DAC高 该子电路由两个频率选择寄存器、一个相位累加器、两个 出两位。 相位偏移寄存器和一个相位偏移加法器组成。NCO的主要 可使用控制寄存器中的OPBITEN和MODE 元件是一个28位相位累加器。连续时间信号的相位范围为 ROM。此功能详见表18。 0 π至2 π。在此数值范围之外，正弦函数以周期方式不断重 复。数字实现并无差别。累加器只是将相位数值范围扩大 至多位数字字。AD9834中的相位累加器利用28位来实 现。因此，在AD9834中，2π = 228。同样，ΔPhase项也会 扩大至此数值范围： 数模转换器(DAC) bits来使能SIN . AD9834包含一个高阻抗、电流源10位DAC，能够驱动各 种负载。可使用一个外部电阻(RSET)来调节满量程输出电 流，以实现最佳电源和外部负载要求。 DAC可配置为单端工作模式或差分工作模式。IOUT和 0 < ∆Phase < 228 − 1. IOUTB可通过大小相等的外部电阻连接到AGND，以产生 将这些带入前面的公式可得： 互补的输出电压。只要负载电阻上产生的满量程电压不超 f = ∆Phase × fMCLK/2 过顺从电压范围，该电阻便可以是所需的任意值。由于满 其中，0 < ∆Phase < 228 − 1. 量程电流由RSET控制，因此通过调节RSET可以平衡对负载电 28 阻做出的更改。 相位累加器的输入可以从FREQ0寄存器或FREQ1寄存器进 行选择并由FSELECT引脚或FSEL bit控制。NCO本身会产生 比较器 连续相位信号，因此在频率之间切换时应避免出现任何输 AD9834可用于产生合成频率数字时钟信号，其实现方式 出不连续。 是利用片内自偏置比较器将DAC的正弦波信号转换成方 在NCO之后，可以使用12位相位寄存器添加一个相位偏移 来执行相位调制。这些相位寄存器之一的内容会增加到 NCO的MSB。AD9834具有两个相位寄存器，且这两个寄 存器的分辨率均为2π/4096。 波。DAC的输出先在外部经过滤波，然后再施加于比较器 输入端。比较器基准电压是施加于VIN的信号的时间平均 值。比较器可以接受大约100 mV p-p至1 V p-p范围内的信 号。由于比较器输入端交流耦合，因此要作为零交越检波 器正常工作，输入频率最小值通常应为3 MHz。比较器输 出为方波，幅度范围为0 V至DVDD。 Rev. C | Page 16 of 36 AD9834 AD9834的输出是根据奈奎斯特采样原理进行采样的信 稳压器 号。具体而言，其输出频谱包含基波和混叠信号(镜像)， AD9834的模拟部分和数字部分各自具有单独的电源。 且镜像频率为参考时钟频率和所选输出频率的倍数。采样 AVDD提供模拟部分所需的电源，DVDD则提供数字部分 频谱(含混叠镜像)的图形表示如图28所示。 所需的电源。这两个电源的值范围均为2.3 V至5.5 V，并且 彼此独立。例如，模拟部分可采用5 V工作，数字部分则可 混叠镜像的突出程度取决于fOUT与MCLK的比值。如果该 比值很小，混叠镜像将非常突出且能量水平相对较高，具 采用3 V工作，反之亦然。 体由量化DAC输出的sin(x)/x滚降决定。事实上，根据fOUT AD9834的内部数字部分采用2.5 V工作。片内稳压器会将施 与参考时钟的关系，第一个混叠镜像约低于基波−3 dB。 加于DVDD的电压下调至2.5 V。AD9834的数字接口(串行 DAC的输出端和比较器的输入端之间通常会放置一个低通 端口)也采用DVDD供电。这些数字信号会在AD9834内部 滤波器，以进一步抑制混叠镜像效应。显然，必须考虑所 进行电平转换，以便与2.5 V兼容。 选输出频率和参考时钟频率之间的关系，以免产生不良 当器件DVDD引脚处施加的电压等于或小于2.7 V时，应将 (和异常)的输出异常。要将AD9834用作时钟发生器，应将 CAP/2.5V引脚和DVDD引脚相连，从而旁路片内稳压器。 所选输出频率限制为小于参考时钟频率的33%，从而避免 输出顺从电压 产生位于或接近目标输出频段(通常为直流选择输出频率) AD9834的最大电流密度为4 mA，由RSET设置。AD9834的最 的混叠信号。此做法可以简化时钟发生器应用所需外部滤 大输出电压为VDD − 1.5 V。这是为了确保内部开关的输出 波器的复杂度(并降低相关成本)。更多详情参见“AN-837应 阻抗不会发生变化，从而不会影响器件的频谱性能。对于 用笔记”。 2.3 V的最小电源电压，最大输出电压为0.8 V。当RSET为6.8 kΩ 要使能比较器，控制器中的Bit SIGN/PIB和Bit OPBITEN应 且RLOAD为200 Ω时，保证达到表1中的额定性能。 置1，具体参见表17。 0Hz sin x/x ENVELOPE x = π (f/fC) fC – fOUT fC + fOUT 2fC – fOUT 2fC + fOUT fC 3fC – fOUT 2fC 3 fC FIRST IMAGE SECOND IMAGE THIRD IMAGE FOURTH IMAGE SYSTEM CLOCK FREQUENCY (Hz) 图28. DAC输出频谱 Rev. C | Page 17 of 36 FIFTH IMAGE 3fC + fOUT SIXTH IMAGE 02705-040 SIGNAL AMPLITUDE fOUT AD9834 功能描述 串行接口 已知值。然后，RESET bit/引脚应置0，以开始产生输出。 AD9834具 有 一 个 标 准 三 线 式 串 行 接 口 ， 并 且 与 SPI、 在RESET置0后的8个MCLK周期内，DAC输出端会出现 QSPI™、MICROWIRE™、DSP接口标准兼容。 数据。 数据在串行时钟输入(SCLK)的控制下作为16位字载入器 延迟 件。图5给出了这种操作的时序图。 每个操作均会造成延迟。当引脚FSELECT和引脚PSELECT 欲了解对AD9833和AD9834器件进行编程的详细示例，请 更改数值时，向所选寄存器传输控制信息之前会存在流水 参阅“AN-1070应用笔记”。 线延迟。满足t 11 和t 11A 时序规格(见图4)时，FSELECT和 . FSYNC输入是电平触发输入，用作帧同步和芯片使能。仅 当FSYNC处于低电平时，才可将数据传输至器件。要开始 PSELECT具有8个MCLK周期的延迟。不满足t11和t11A时序 规格时，延迟会增加一个MCLK周期。 串行数据传输，应将FSYNC拉低，并注意FSYNC至SCLK 同样，每个异步写操作也会造成延迟。如果所选频率或相 下降沿建立时间(t7)的最小值。FSYNC变为低电平后，串 位寄存器中载入新数据字，那么模拟输出改变之前会存在 行数据即会在16个时钟脉冲的SCLK下降沿移入器件的输 8到9个MCLK周期的延迟。还有一个MCLK周期不确定， 入移位寄存器。可在SCLK的第16个下降沿后将FSYNC拉 因为这取决于向目标寄存器载入数据时MCLK上升沿所在 高，并注意SCLK下降沿至FSYNC上升沿时间(t 8 )的最小 的位置。 值。或者，FSYNC可以在16倍数个SCLK脉冲期间保持低 RESET和SLEEP功能的负向转换在MCLK的内部下降沿处 电平，然后在数据传输结束时变为高电平。这样，在 采样。因此，也会造成延迟。 FSYNC保持低电平期间，可以连续流形式载入16位字； FSYNC仅在载入最后一个字的第16个SCLK下降沿之后变 为高电平。 SCLK可以是连续的，也可以在写操作期间置于高电平或 低电平空闲状态，但当FSYNC变为低电平(t12)时必须处于 高电平状态。 控制寄存器 AD9834包含一个16位控制寄存器，用户可利用该寄存器 来设置AD9834的工作模式。除MODE以外的所有控制位 均在MCLK的内部负边沿上采样。表6介绍了控制寄存器 的各个位。有关AD9834中不同功能和各种输出选项的详 细说明，请参见“频率和相位寄存器”部分。 AD9834上电 要告知AD9834控制寄存器的内容将改变，DB15和DB14必 图31中的流程图显示AD9834的运行程序。AD9834上电 须置0，如表5所示。 时，器件应复位。这样可使相应的内部寄存器复位至0， 以提供中间电平的模拟输出。为了避免AD9834初始化时 产生杂散DAC输出，RESET bit/引脚应置1，直至器件准备 表5. 控制寄存器 DB15 0 好开始产生输出。RESET不会使相位、频率或控制寄存器 复位。这些寄存器包含无效数据，因此应由用户将其设为 Rev. C | Page 18 of 36 DB14 0 DB13 . . . DB0 控制位 AD9834 SLEEP12 SLEEP1 PHASE ACCUMULATOR (28-BIT) SIN ROM 0 MUX 1 MODE + OPBITEN 0 MUX IOUT (LOW POWER) 10-BIT DAC IOUTB MSB COMPARATOR DIVIDE BY 2 1 1 MUX DIGITAL OUTPUT (ENABLE) SIGN BIT OUT 02705-026 0 VIN SIGN/PIB OPBITEN 图29. 控制位功能 DB15 0 DB14 0 DB13 B28 DB12 HLB DB11 FSEL DB10 PSEL DB9 PIN/SW DB8 RESET DB7 SLEEP1 DB6 SLEEP12 DB5 OPBITEN DB4 SIGN/PIB DB3 DIV2 DB2 0 DB1 MODE DB0 0 表6. 控制寄存器位功能描述 Bit DB13 名称 B28 描述 需要两个写操作，才能将一个完整字载入任一频率寄存器。 B28 = 1可将一个完整字通过两次连续写入载入频率寄存器。第一次写入包含频率字的14个LSB，下次写入则包含 14个MSB。每个16位字的前两位都是定义将载入该字的频率寄存器，因此对于两次连续写入是完全相同的。有关 相应的地址，请参见表10。在两个字均已载入后，即会写入频率寄存器。表11给出了一个完整28位写操作的示 例。不过，请注意，不允许向同一频率寄存器连续写入28位数据，而应在频率寄存器之间切换来执行此类功能。 当B28 = 0时，28位频率寄存器用作两个14位寄存器，其中一个包含14个MSB，另一个则包含14个LSB。这意味 着，可单独更新频率字的14个MSB而不影响14个LSB，反之亦然。要更新14个MSB或14个LSB，只需向相应的频率 地址执行一次写入即可。控制位DB12 (HLB)告知AD9834要更新的位是14个MSB还是14个LSB。 DB12 HLB DB11 FSEL DB10 PSEL DB9 PIN/SW DB8 RESET DB7 SLEEP1 DB6 SLEEP12 此控制位使用户可以连续载入频率寄存器的MSB或LSB而忽略余下的14位。如果无需完整的28位分辨率，这点将很 有用。HLB应与DB13 (B28)一起使用。此控制位指示载入的14位是传输至所寻址频率寄存器的14个MSB还是14个 LSB。DB13 (B28)必须设为0，以便能够单独地更改频率字的MSB和LSB。当DB13 (B28) = 1时，此控制位会被忽略。 HLB = 1允许写入所寻址频率寄存器的14个MSB。 HLB = 0允许写入所寻址频率寄存器的14个LSB。 FSEL bit定义相位累加器中使用的是FREQ0寄存器还是FREQ1寄存器。请参见表8来选择频率寄存器。 PSEL bit定义是将PHASE0寄存器还是PHASE1寄存器的数据增加到相位累加器的输出。请参见表9来选择相位寄存 器。 可利用软件或硬件实现选择频率和相位寄存器、复位内部寄存器和关断DAC等功能。PIN/SW选择这些功能的控制 源。 PIN/SW = 1表示将使用相应的控制引脚来控制此类功能。 PIN/SW = 0表示将使用相应的控制位来控制此类功能。 RESET = 1时可将内部寄存器复位至0，这对应于中间电平的模拟输出。 RESET = 0时则禁用RESET。此功能详见“RESET功能”部分。 SLEEP1 = 1时，内部MCLK被禁用。由于NCO不再执行累加，因此DAC输出仍保持其预设值。 当SLEEP1 = 0时，MCLK使能。此功能详见“SLEEP功能”部分。 SLEEP12 = 1关断片内DAC。当AD9834用于输出DAC数据的MSB时，这点很有用。 SLEEP12 = 0表示DAC处于活动状态。此功能详见“SLEEP功能”部分。 . Rev. C | Page 19 of 36 AD9834 Bit DB5 名称 OPBITEN 描述 此bit的功能是控制是否通过SIGN BIT OUT引脚提供输出。如果用户不使用SIGN BIT OUT引脚，此bit应保持为0。 OPBITEN = 1时使能SIGN BIT OUT引脚。 OPBITEN = 0时，SIGN BIT OUT输出缓冲器置于高阻抗状态，因此SIGN BIT OUT引脚不提供任何输出。 DB4 SIGN/PIB 此bit的功能是控制将通过SIGN BIT OUT引脚提供的具体输出。 SIGN/PIB = 1时，片内比较器与SIGN BIT OUT相连。DAC的正弦波输出经过滤波后，便可将该波形施加于比较器来 产生方波波形。见表17。 SIGN/PIB = 0时，DAC数据的MSB(或MSB/2)与SIGN BIT OUT引脚相连。Bit DIV2控制输出的是MSB还是MSB/2。 DB3 DIV2 DB2 DB1 保留 MODE DIV2应与SIGN/PIB和OPBITEN一起使用。见表17。 DIV2 = 1时，数字输出被直接送至SIGN BIT OUT引脚。 DIV2 = 0时，数字输出2被直接送至SIGN BIT OUT引脚。 此位总是清0。 此bit的功能是控制将通过IOUT引脚/IOUTB引脚提供的具体输出。如果控制位OPBITEN = 1，此位应清0。 当MODE = 1时，SIN ROM被旁路，因而得到来自DAC的三角波输出。 当MODE = 0时，SIN ROM用于将相位信息转换成幅度信息，进而在输出端提供正弦信号。参见表18。 DB0 保留 此位总是清0。 频率和相位寄存器 对频率和相位寄存器的访问由FSELECT和PSELECT引脚以 AD9834内置两个频率寄存器和两个相位寄存器，具体如 及FSEL和PSEL控制位来控制。控制位PIN/SW = 1时由引脚 表7所述。 表7. 频率/相位寄存器 来控制该功能，PIN/SW = 0时则由位来控制该功能，具体 寄存器 FREQ0 尺寸 28位 于CMOS逻辑高电平或低电平。对频率/相位寄存器的控制 FREQ1 28位 PHASE0 12位 PHASE1 12位 如表8和表9中所述。如果使用FSEL和PSEL bit，则引脚应置 描述 频率寄存器0。当FSEL bit或FSELECT 引脚 = 0时，此寄存器将输出频率定 义为MCLK频率的一部分。 频率寄存器1。当FSEL bit或FSELECT 引脚 = 1时，此寄存器将输出频率定 义为MCLK频率的一部分。 相位偏移寄存器0。当PSEL bit或 PSELECT引脚 = 0时，此寄存器的 内容会添加到相位累加器的输出。 相位偏移寄存器1。当PSEL bit或 PSELECT引脚 = 1时，此寄存器的 内容会增加到相位累加器的输出。 可以在引脚和bit之间互换。 表8. 选择频率寄存器 FSELECT 0 1 X X FSEL X X 0 1 PIN/SW 1 1 0 0 所选寄存器 FREQ0 REG FREQ1 REG FREQ0 REG FREQ1 REG PIN/SW 1 1 0 0 所选寄存器 PHASE0 REG PHASE1 REG PHASE0 REG PHASE1 REG 表9. 选择相位寄存器 PSELECT 0 1 X X AD9834的模拟输出为： fMCLK/228 × FREQREG PSEL X X 0 1 其中，FREQREG是载入所选频率寄存器的值。此信号会 FSELECT引脚和PSELECT引脚均在MCLK的内部下降沿上 经过如下相位偏移处理： 采样。建议在MCLK下降沿的时间窗口内，这些引脚上的 数据不要发生变化(时序信息参见图4)。如果出现下降沿时 2π/4096 × PHASEREG FSELECT或PSELECT改变数值，则会有一个MCLK周期不 其中，PHASEREG是所选相位寄存器中包含的值。必须考 确定，因为这取决于何时将控制信息传输至另一频率/相 虑所选输出频率和参考时钟频率之间的关系，以免产生不 位寄存器。 良的输出异常。 图32和图33中的流程图显示选择AD9834的频率和相位寄 存器并向这些寄存器中写入数据的程序。 Rev. C | Page 20 of 36 AD9834 写入频率寄存器 表13. 将00FF写入FREQ0 REG的14个MSB 写入频率寄存器时，Bit DB15和Bit DB14设置频率寄存器的 SDATA输入 0001 0000 0000 0000 地址。 表10. 频率寄存器位 DB15 0 1 DB14 1 0 0100 0000 1111 1111 DB13 . . . DB0 14 FREQ0 REG BITS 14 FREQ1 REG BITS 输入字结果 控制字写入 (DB15, DB14 = 00)，B28 (DB13) = 0； HLB (DB12) = 1，即MSB FREQ0 REG写入 (DB15, DB14 = 01)，14个MSB = 00FF 写入相位寄存器 如果用户希望改变某个频率寄存器的全部内容，则必须向 写入相位寄存器时，Bit DB15和Bit DB14设置为11。Bit DB13 同一地址执行两次连续写入，因为频率寄存器是28位宽。 确定将载入的相位寄存器。 第一次写入包含14个LSB，第二次写入则包含14个MSB。 表14. 相位寄存器位 对于此工作模式，B28 (DB13)控制位应置1。表11给出了一 DB15 1 1 个28位写操作的示例。 不过，请注意，不建议连续写入同一频率寄存器。连续写 入会导致写入期间出现中间更新。如果需要频率扫描或类 似功能，建议用户在两个频率寄存器之间交替。 0100 0000 0000 0000 0111 1111 1111 1111 DB13 0 1 DB12 X X DB11 MSB 12 PHASE0 bits MSB 12 PHASE1 bits DB0 LSB LSB RESET功能 RESET功能可使相应的内部寄存器复位至0，以提供中间 电平的模拟输出。RESET不会使相位、频率或控制寄存器 表11. 将FFFC000写入FREQ0 REG SDATA输入 0010 0000 0000 0000 DB14 1 1 输入字结果 控制字写入 (D15, D14 = 00)， B28 (D13) = 1，HLB (D12) = X FREQ0 REG写入(DB15, DB14 = 01)， 14个LSB = 0000 FREQ0 REG写入(DB15, DB14 = 01)， 14个MSB = 3FFF 复位。 AD9834上电时，器件应复位。要使AD9834复位，应将 RESET引脚/bit置1。要使器件退出复位，应将该引脚/bit清 0。在RESET置0后的7个MCLK周期内，DAC输出端会出现 信号。 RESET功能由RESET引脚和RESET控制位来控制。控制位 在某些应用中，用户无需更新频率寄存器的全部28个位。 PIN/SW = 0时由RESET bit来控制该功能，PIN/SW = 1时则 在粗调情况下，只需更新14个MSB，而在精调情况下，则 由RESET引脚来控制该功能。 只需更新14个LSB。通过将控制位B28 (DB13)清0，28位频 表15. 应用RESET 率寄存器用作两个14位寄存器，其中一个包含14个MSB， 另一个则包含14个LSB。这意味着，可单独更新频率字的 14个MSB而不影响14个LSB，反之亦然。控制寄存器中的 Bit HLB (DB12)确定要更新的具体14个位。相关示例如表 12和表13所示。 1011 1111 1111 1111 RESET Bit X X 0 1 PIN/SW Bit 1 1 0 0 结果 不应用复位 内置寄存器复位 不应用复位 内置寄存器复位 置位RESET引脚的效果会立刻呈现在输出上，也即不会对 表12. 将3FFF写入FREQ1 REG的14个LSB SDATA输入 0000 0000 0000 0000 RESET引脚 0 1 X X 此引脚的0至1转换进行采样。但是，RESET的负向转换会 输入字结果 控制字写入 (DB15, DB14 = 00)，B28 (DB13) = 0； HLB (DB12) = 0，即LSB FREQ1 REG写入(DB15, DB14 = 10)， 14个LSB = 3FFF 在MCLK的内部下降沿上进行采样。 SLEEP功能 可使用SLEEP功能关断AD9834中不使用的部分，以将功耗 降至最低。可关断的芯片部分是内部时钟和DAC。可通过 硬件或软件关断DAC。表16列出了SLEEP功能所需的引脚 /bits。 Rev. C | Page 21 of 36 AD9834 输出经过滤波后，便可将该波形施加于比较器来产生方波 表16. 应用SLEEP功能 SLEEP 引脚 0 1 SLEEP1 Bit X X SLEEP12 Bit X X PIN/SW Bit 1 1 X X 0 0 0 1 0 0 X 1 0 0 X 1 1 0 波形。 结果 不掉电 DAC 关断 不掉电 DAC powered down 内部时钟 禁用 DAC 关断 且内部时钟 禁用 NCO的MSB AD9834可输出NCO的MSB。通过将SIGN/PIB (DB4)控制位 置0，可通过SIGN BIT OUT引脚输出DAC数据的MSB。这 作为粗调时钟源很有用。此方波还可以在输出之前进行2 分频。控制寄存器的Bit DIV2 (DB3)控制SIGN BIT OUT引 脚提供的此输出的频率。 表17. SIGN BIT OUT的各种输出 DAC关断 当AD9834仅用于输出DAC数据的MSB时，这点很有用。 这种情况下，无需DAC；可关断该部分，以降低功耗。 内部时钟禁用 当AD9834的内部时钟被禁用时，DAC输出则仍保持其预 设值，因为NCO不再执行累加。当SLEEP1控制位处于有 OPBITEN Bit 0 1 1 1 1 1 MODE Bit X 0 0 0 0 1 SIGN/PIB Bit X 0 0 1 1 X DIV2 Bit X 0 1 0 1 X SIGN BIT OUT引脚 高阻抗 DAC数据MSB/2 DAC数据MSB 保留 比较器输出 保留 IOUT和IOUTB引脚 AD9834的模拟输出通过IOUT和IOUTB引脚提供。可用输 出为正弦波输出或三角波输出。 效时，可以向器件写入新的频率、相位和控制字。同步时 钟保持有效，这意味着还可通过引脚或使用控制位来更改 正弦波输出 所选的频率和相位寄存器。将SLEEP1 bit清0即可使能 SIN ROM将来自频率和相位寄存器的相位信息转换成幅度 MCLK。SLEEP1有效期间对寄存器进行的任何更改都会在 信 息 ， 从 而 在 输 出 端 产 生 正 弦 波 信 号 。 要 从 IOUT和 经过一定延迟后出现在输出端。 IOUTB引脚提供正弦波输出，应将Bit MODE (DB1)清0。 置位SLEEP引脚的效果会立刻呈现在输出上，也即不会对 三角波输出 此引脚的0至1转换进行采样。但是，SLEEP的负向转换会 可以旁路SIN ROM，使得NCO的截断数字输出被发送至 在MCLK的内部下降沿上进行采样。 DAC。这种情况下，输出不再是正弦波。DAC将产生10位 SIGN BIT OUT引脚 线性三角函数。要从IOUT和IOUTB引脚提供三角波输 AD9834可从芯片提供各种输出。数字输出通过SIGN BIT 出，应将Bit MODE (DB1)置1。 OUT引脚提供。可用输出为比较器输出或 DAC数据的 请 注 意 ， 使 用 IOUT和 IOUTB引 脚 时 ， SLEEP引 脚 和 MSB。控制SIGN BIT OUT引脚的bits如表17中所述。 SLEEP12 bit必须清0(即DAC使能)。 此引脚必须在使用前使能。此引脚的使能/禁用由控制器 表18. IOUT和IOUTB的各种输出 脚使能。请注意，如果OPBITEN = 1，则控制器中的MODE bit (DB1)应清0。 比较器输出 OPBITEN Bit 0 0 1 1 AD9834片上集成比较器。要将此比较器连接到SIGN BIT OUT引脚，SIGN/PIB (DB4)控制位必须置1。DAC的正弦波 MODE Bit 0 1 0 1 IOUT和IOUTB引脚 正弦波 三角波 正弦波 保留 VOUT MAX VOUT MIN 3π/2 7π/2 图30. 三角波输出 Rev. C | Page 22 of 36 11π/2 02705-027 中的Bit OPBITEN (DB5)来控制。当OPBITEN = 1时，此引 AD9834 应用信息 由于可提供多种输出选项，因此AD9834可配置用于各种 AD9834具有两个相位寄存器，使得该器件可以执行PSK。 不同的应用。 借助相移键控功能，可以对载波频率进行相位偏移，即将 AD9834适合的领域之一为调制应用。该器件可用于执行 相位改变一定的量，具体与输入调制器的位流相关。 简单调制，如FSK。也可以使用AD9834来实现GMSK和 AD9834还适合信号发生器应用。借助片内比较器，该器 QPSK等更为复杂的调制方案。 件可用于产生方波。 在FSK应用中，AD9834的两个频率寄存器会载入不同的 由于功耗较低，该器件适合在应用中用作本振。 值。其中一个频率代表空号频率，而另一个则代表传号频 率。数字数据流馈入FSELECT引脚，使得AD9834在这两 个值之间调制载波频率。 DATA WRITE SEE FIGURE 33 SELECT DATA SOURCES SEE FIGURE 34 WAIT 8/9 MCLK CYCLES SEE TIMING DIAGRAM FIGURE 3 INITIALIZATION SEE FIGURE 32 DAC OUTPUT VOUT = VREFOUT × 18 × RLOAD/RSET × (1 + (SIN(2π(FREQREG × fMCLK × t/228 + PHASEREG/212)))) CHANGE PHASE? YES NO CHANGE FSEL/ FSELECT? YES NO YES CHANGE FREQUENCY? NO YES NO CHANGE PHASE REGISTER? YES CHANGE DAC OUTPUT FROM SIN TO RAMP? CHANGE FREQUENCY REGISTER? YES NO CONTROL REGISTER WRITE YES CHANGE OUTPUT AT SIGN BIT OUT PIN? NO 图31. 初始化和工作流程图 Rev. C | Page 23 of 36 02705-028 YES CHANGE PSEL/ PSELECT? AD9834 INITIALIZATION APPLY RESET USING PIN USING CONTROL BIT (CONTROL REGISTER WRITE) (CONTROL REGISTER WRITE) RESET = 1 PIN/SW = 0 PIN/SW = 1 SET RESET PIN = 1 WRITE TO FREQUENCY AND PHASE REGISTERS FREQ0 REG = fOUT0/fMCLK × 228 FREQ1 REG = fOUT1/fMCLK × 228 PHASE0 AND PHASE1 REG = (PHASESHIFT × 2 12)/2π (SEE FIGURE 33) SET RESET = 0 SELECT FREQUENCY REGISTERS SELECT PHASE REGISTERS USING PIN (CONTROL REGISTER WRITE) (APPLY SIGNALS AT PINS) RESET BIT = 0 FSEL = SELECTED FREQUENCY REGISTER PSEL = SELECTED PHASE REGISTER PIN/SW = 0 RESET PIN = 0 FSELECT = SELECTED FREQUENCY REGISTER PSELECT = SELECTED PHASE REGISTER 02705-029 USING CONTROL BIT 图32. 初始化 DATA WRITE WRITE A FULL 28-BIT WORD TO A FREQUENCY REGISTER? YES (CONTROL REGISTER WRITE) B28 (D13) = 1 NO WRITE 14 MSBs OR LSBs TO A FREQUENCY REGISTER? NO WRITE TO PHASE REGISTER? YES YES (CONTROL REGISTER WRITE) B28 (D13) = 0 HLB (D12) = 0/1 (16-BIT WRITE) (SEE TABLE 11 FOR EXAMPLE) YES WRITE ANOTHER FULL 28-BIT TO A FREQUENCY REGISTER? NO WRITE A 16-BIT WORD (SEE TABLES 12 AND 13 FOR EXAMPLES) WRITE 14 MSBs OR LSBs TO A FREQUENCY REGISTER? NO 图33. 数据写入 Rev. C | Page 24 of 36 YES WRITE TO ANOTHER PHASE REGISTER? NO YES 02705-030 WRITE TWO CONSECUTIVE 16-BIT WORDS D15, D14 = 11 D13 = 0/1 (CHOOSE THE PHASE REGISTER) D12 = X D11 ... D0 = PHASE DATA AD9834 SELECT DATA SOURCES FSELECT AND PSELECT PINS BEING USED? YES SET FSELECT AND PSELECT NO (CONTROL REGISTER WRITE) (CONTROL REGISTER WRITE) PIN/SW = 1 02705-031 PIN/SW = 0 SET FSEL BIT SET PSEL BIT 图34. 选择数据源 Rev. C | Page 25 of 36 AD9834 接地和布局布线 AD9834所在的印刷电路板(PCB)应采用模拟部分与数字部 良好的去耦很重要。为将模拟部分与数字部分之间的耦合 分分离设计，并限制在电路板的一定区域内。这样便于使 降至最低，AD9834的模拟电源和数字电源彼此独立，各 用接地层并让它们易于被分割。为实现最佳屏蔽，接地层 有单独的引脚排列。所有模拟和数字电源均应分别利用 一般应尽量少采用蚀刻技术。数字地层和模拟地层应单点 0.1 μF陶瓷电容与10 μF钽电容并联来去耦至AGND和 连接。如果只有AD9834要求AGND连至DGND，那么接地 DGND。为使这些去耦电容发挥其最佳性能，应将其尽可 层应连接到AD9834的AGND和DGND引脚。如果AD9834 能靠近器件，最好将其紧贴器件。在使用公共电源驱动 系统内有多个器件要求AGND连至DGND，仍应坚持单点 AD9834的AVDD和DVDD的系统中，建议使用系统AVDD 接地，把接地点放置在尽可能靠近AD9834的一个星型接 电源。对于这种电源，应将建议的模拟电源去耦电容置于 地点。 AD9834的AVDD引脚与AGND之间，并将建议的数字电源 应避免在器件下方布设数字线路，因为这些线路会将噪声 去耦电容置于DVDD引脚与DGND之间。 耦合至芯片。应允许模拟接地层布设在AD9834下方，以 为使比较器正确工作，需要具有良好的布局布线策略。此 避免噪声耦合。AD9834的电源线路应采用尽可能宽的走 策略必须利用接地层来增强隔离，从而将VIN和SIGN BIT 线，以提供低阻抗路径，并减小电源线路上的毛刺噪声效 OUT引脚之间的寄生电容降至最小。例如，在多层板上， 应。时钟等快速开关信号应利用数字地屏蔽起来，以免向 VIN信号可连接到顶层，SIGN BIT OUT则可连接到底层， 电路板的其它部分辐射噪声。避免数字信号与模拟信号交 以便由顶层和底层之间的电源层和接地层来提供隔离。 叠。电路板相反两侧上的走线应彼此垂直，以减小电路板 的馈通效应。微带线技术在目前看来是最佳选择，但这种 技术对于双面电路板未必总是可行。采用这种技术时，电 路板的元件侧专用于接地层，信号走线则布设在另一侧。 Rev. C | Page 26 of 36 AD9834 与微处理器接口 AD9834具有一个标准串行接口，使得该器件可以直接与 AD9834与68HC11/68L11的接口 数个微处理器接口。该器件采用外部串行时钟来向器件中 图36显示AD9834与68HC11/68L11微控制器之间的串行接 写入数据/控制信息。串行时钟的最大频率为40 MHz。串 口。通过将SPCR中的Bit MSTR置1，将微控制器配置为主 行时钟可以是连续的，也可以在写操作期间置于高电平或 机，以在SCK上提供串行时钟，MOSI输出则驱动串行数 低 电 平 空 闲 状 态 。 向 AD9834写 入 数 据 /控 制 信 息 时 ， 据线SDATA。由于微控制器没有专用帧同步引脚，因此 FSYNC应处于低电平并保持低电平，直到数据的16个位均 FSYNC信号从端口线(PC7)获得。该接口正确工作的设置 已写入AD9834为止。FSYNC信号以帧方式传输要载入 条件如下： AD9834的16位信息。 • SCK在写操作之间处于高电平空闲状态(CPOL = 0) AD9834与ADSP-21xx的接口 图35显示AD9834与ADSP-21xx之间的串行接口。ADSP21xx应设置为SPORT交替帧传输方式(TFSW = 1)。通过SPORT 控制寄存器对ADSP-21xx进行编程，配置如下： • 数据在SCK下降沿有效(CPHA = 1) 向 AD9834发 送 数 据 时 ， FSYN线 被 拉 低 (PC7)。 来 自 68HC11/68L11的串行数据以8位字节进行传送，即在每个 发送周期中，仅出现在8个时钟下降沿。数据以MSB优先 • 内部时钟工作模式(ISCLK = 1) 方式发送。要将数据载入AD9834，PC7应在前8个位传输 • 低电平有效帧(INVTFS = 1) 完成后保持低电平，同时对AD9834执行第二次串行写操 • 16位字长(SLEN = 15) 作。只有第二批8个位传输完成后，才应将FSYNC再次拉 高。 • 内部帧同步信号(ITFS = 1) • 为每次写操作产生帧同步(TFSR = 1) 68HC11/68L111 AD98341 使能SPORT后，可以通过对Tx寄存器进行写操作来启动传 下降沿逐个输入AD9834。 ADSP-21xx1 PC7 FSYNC MOSI SDATA SCK SCLK AD98341 1ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. TFS FSYNC DT SDATA SCLK 1ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. 02705-032 SCLK 图36. 68HC11/68L11与AD9834的接口 图35. ADSP-21xx与AD9834的接口 Rev. C | Page 27 of 36 02705-033 输。数据在串行时钟的每个上升沿逐个输出，并在SCLK AD9834 AD9834与80C51/80L51的接口 AD9834与DSP56002的接口 图37显示AD9834与80C51/80L51微控制器之间的串行接 图38显示AD9834与DSP56002之间的接口。DSP56002配置 口。微控制器在模式0下工作，使得80C51/80L51的TXD驱 为正常异步工作模式，并采用内部选通时钟(SYN = 0, GCK 动 AD9834的 SCLK， RXD驱 动 串 行 数 据 线 (SDATA)。 = 1, SCKD = 1)。帧同步引脚在内部产生(SC2 = 1)，传输为 FSYNC信号从端口上的位可编程引脚(图中的P3.3)获得。 16位宽(WL1 = 1, WL0 = 0)，且帧同步信号以帧方式传输16 向AD9834发送数据时，P3.3被拉低。80C51/80L51以8位字 位信息(FSL = 0)。帧同步信号通过引脚SC2提供，但需要在 节传送数据，因此每个周期中只有8个SCLK下降沿。要向 施加于AD9834之前进行反转。与DSP56000/DSP56001的接 AD9834载入剩余的8个位，P3.3应在第一批8个位传输完成 口类似于与DSP56002的接口。 后保持低电平，同时启动第二次写操作来传输数据的第二 个字节。第二次写操作结束后P3.3被拉高。SCLK应在两次 DSP560021 AD98341 格式输出串行数据。AD9834首先接收MSB(写入目标寄存 SC2 FSYNC 器时，4个MSB为控制信息，接下来的4个位为地址，而8 STD SDATA SCK SCLK 个LSB则包含数据)。因此，80C51/80L51的发送程序必须 考虑到这点并重新排列位顺序，使得首先输出MSB。 1ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. AD98341 P3.3 FSYNC RXD SDATA TXD SCLK 1ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. 图38. DSP56002与AD9834的接口 02705-034 80C51/80L511 图37. 80C51/80L51与AD9834的接口 Rev. C | Page 28 of 36 02705-035 写操作之间处于高电平空闲状态。80C51/80L51以LSB优先 AD9834 评估板 系统开发平台 系统开发平台(SDP)是与产品评估板搭配使用的硬件和软 件评估工具。SDP板基于Blackfin® BF527处理器，通过一个 USB 2.0高速端口与PC建立USB连接。欲了解有关此器件的 更多信息，请访问：www.analog.com/en/embedded-processingdsp/blackfin/bf527sdp-hw/processors/product.html. 注意，SDP板与AD9834评估板分开出售。 AD9834与SPORT的接口 ADI公 司 的 SDP板 配 有 SPORT串 行 端 口 ， 可 用 于 控 制 AD9834的串行输入。连接如图39所示。 SPORT_DTO FSYNC 图40. AD9834评估软件 SCLK SDATA ADSP-BF527 DDS评估套件包括一片搭载相关元件并经过测试的AD9834 PCB。软件与评估板一同提供，便于用户设置AD9834。 02705-041 SPORT_TFS SPORT_TSCLK 02705-042 AD9834 AD9834评估板原理图见图41和图42。该软件可以在装有 图39. SDP与AD9834的接口 以下操作系统且兼容IBM的任何电脑上运行：Microsoft® 利用AD9834评估板，设计人员可以毫不费力地评估高性 Windows® 95、Windows 98、Windows ME、Windows 2000 NT® 能AD9834 DDS调制器。AD9834评估板的GUI界面如图40 或Windows 7。 所示。 有关详细信息，请参阅软件光盘和AD9834产品页面上的 EVAL-AD9834EB数据手册。 XO与外部时钟 AD9834可采用最高75 MHz的主时钟工作。评估板上含有 一个75 MHz通用振荡器。不过，用户可以移除此振荡器； 如果需要，可以将一个外部CMOS时钟连接到该器件。 两个通用振荡器选项如下： • AEL 301系列晶振，AEL Crystals, Ltd. • SG-310SCN振荡器，Epson Toyocom Corporation 电源 可从USB连接器或通过外部引脚连接给AD9834评估板供 电。供电的电源线和接地线应双绞在一起，以减少接地环 路。 Rev. C | Page 29 of 36 AD9834 评估板原理图 02705-043 图41. AD9834评估板原理图，A部分 Rev. C | Page 30 of 36 AD9834 02705-044 图42. AD9834评估板原理图，B部分—J1接头连接器 Rev. C | Page 31 of 36 AD9834 02705-045 评估板布局布线 图43. AD9834评估板器件侧 Rev. C | Page 32 of 36 02705-046 AD9834 图44. AD9834评估板丝网图 Rev. C | Page 33 of 36 02705-047 AD9834 图45. AD9834评估板焊接侧 Rev. C | Page 34 of 36 AD9834 外形尺寸 6.60 6.50 6.40 20 11 4.50 4.40 4.30 1 6.40 BSC 10 PIN 1 0.65 BSC 1.20 MAX 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 0.30 0.19 0.20 0.09 8° 0° SEATING PLANE 0.75 0.60 0.45 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AC 图46. 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] (RU-20) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1, 2 AD9834BRU AD9834BRU-REEL AD9834BRU-REEL7 AD9834BRUZ AD9834BRUZ-REEL AD9834BRUZ-REEL7 AD9834CRUZ AD9834CRUZ-REEL7 EVAL-AD9834SDZ 1 2 最大MCLK (MHz) 50 50 50 50 50 50 75 75 75 温度范围 −40°C至+105°C −40°C至+105°C −40°C至+105°C −40°C至+105°C −40°C至+105°C −40°C至+105°C −40°C至+105°C −40°C至+105°C 封装描述 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 评估板 (应与SDP板一起使用) Z = 符合RoHS标准的器件。 对于EVAL-AD9834SDZ，需要具有SDP板。 Rev. C | Page 35 of 36 封装 选项 RU-20 RU-20 RU-20 RU-20 RU-20 RU-20 RU-20 RU-20 AD9834 注释 ©2003–2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D02705sc-0-2/11(C) Rev. C | Page 36 of 36