Altera公司是目前市场上生产FPGA芯片的主要供应商之一,为用户提供了完善的开发系统和良好的售后支持服务,有着成熟的系列产品。该公司的可编程逻辑产品可以分为高密度FPGA、低成本FPGA和CPLD等三类。相对于低成本FPGA来说,高密度FPGA主要用于中高端的路由器和交换机中,价格相对偏高,CPLD虽然价格较低,但布线资源有限,无法适用于电路复杂的时序功能设计。Cyclone(飓风)系列是Altera公司推出的一款低成本FPGA,主要定位在大量且对成本敏感的设计中。Cyclone EP1C6是Altera推出的一款高性价比FPGA,工作电压为3.3 V,内核电压为1.5 V,其密度为5980个逻辑单元,包含20个128×36 b的RAM块(M4K模块),总的RAM空间达到92 160 b,内嵌2个锁相环电路和一个用于连接SDRAM的特定双数据率接口。
1.2 DDS及其芯片
DDS采用了不同于传统频率合成方法的全数字结构。它最初是在20世纪70年代由美国学者J.Tierncy等人提出的,它是继直接频率合成和间接频率合成之后,随着数字集成电路和微电子技术迅速发展起来的第三代频率合成技术。DDS是指从相位量化概念出发直接合成所需波形,有效地解决了许多模拟合成技术无法解决的问题。
DDS是建立在采样定理基础上,首先对需要产生的波形进行采样,将采样值数字化后存入存储器作为查找表,然后通过查表读取数据,再经D/A转换器转换为模拟量,将保存的波形重新合成出来。DDS基本原理框图如图1所示。
目前AD公司是主流DDS芯片市场的最大供应商,它提供的众多DDS集成芯片以其较高的性价比取得了极为广泛的应用。AD公司的DDS产品主要有AD983X,AD985X和AD995X三大系列。对于AD985X系列来说,其系列产品虽然性能较好但是功耗偏高,而AD995X系列虽然功耗较低,但其价格高于AD983X系列,AD983X系列是低价格低功耗型产品。在AD983X系列中。AD9833的最大功耗仅为20 mW。同时,AD9833还具有外围电路简单、频率和相位可编程等特点。AD9833通过3线SPI串口进行写操作,内部有5个可编程寄存器,其中包括1个16位控制寄存器,2个28位频率寄存器和2个12位相位寄存器。用户可以通过16位控制寄存器设置所需的功能。AD9833的模拟输出为fout:
fout=(fCLK/228)×FREQREG (1)
式中FREQREG为所选频率寄存器中的频率字。
信号相移为pout:
pout=(2π/4 096)×PHASEREC (2)
式中PHASEREC为所选相位寄存器中的相位字。
2、基于FPGA和DDS芯片的可编程遥测信号源