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基于AD9835的高压射频信号源设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-03-13 10:58:40



1 引言
    质谱仪等仪器系统中常需要千伏以上的电压.几百千赫兹到几兆赫兹的频率射频信号加到极板上,形成射频电场.调制离子束。近年来,在电子仪表与测试领域,直接数字频率合成DDS(Direct Digital Frequency Synthesis)技术逐渐取代了传统的模拟方式。因此,这里提出一种基于DDS AD9835的高压射频信号源的设计方案。

2 系统硬件设计
   
图l是该系统设计原理框图。单片机STC89C58控制DDS集成电路AD9835,输出所期望的频率正弦波信号。单片机还用于控制输出信号幅值,检测按键,控制液晶屏显示,并与PC通讯接收远程指令。AD9835输出的信号经宽带放大器uPCI676放大后,送至D/A转换器TLC7524,控制其幅值,TLC7524输出后经射频运算放大器AD829放大,再送入功放,经变压器升压,最后输出至负载。

2.1 频率发生模块
   
作为该系统设计的核心,频率发生模块是由AD9835和单片机构成。其中,AD9835是一款低功耗、可编程波形发生器,最高时钟频率为50 MHz。当AD9835的时钟为25 MHz时,其输出频率范围为DC~12.5 MHz,分辨率是0.005 82 Hz。AD9835控制灵活方便,采用串行方式加载数据,只需3根单片机端口线即可控制。图2为频率发生模块电路,SCLK、SDATA、FSYNC连接到单片机,接收控制命令。为了保证性能和抗干扰,最好将数字电源DVDD和模拟电源AVDD分开供电。电路布局时,电容应该尽可能地靠近AD9835放置。由于AD9835输出信号太弱,只有1.35 V,必须对其多级滤波放大。因此,AD9835输出先进行无源滤波,然后再通过宽带放大器uPC1676将信号放大到接近5 V。

2.2 幅值调节模块
   
为了实现以数字方式控制输出幅值,将DDS输出信号经滤波放大,送入D/A转换器TLC7524,单片机控制TLC7524实现幅值调节。其中,TLC7524采用直通方式,8位数字量一旦达到D7~DO输入端,便进行D/A转换,从而实现256级幅值调节。TLC7524采用电流工作模式,外接一片运算放大器AD829将电流电压变换为模拟电压输出。
2.3 信号放大模块
   
由于D/A转换器输出信号幅值小于5 V,需多级放大,因此选用AD829放大器。AD829是一款低噪、高性能高速运算放大器.压摆率230 V/μs,带宽750 MHz。±15 V供电,输出电压最大幅值可达28 VP-P满足系统设计需要。图3为电压放大模块电路,采用反相比例放大,其增益为R9/R12,手动调节R9调整电压输出幅值,C1电容有效滤除杂波。

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