高性能DDS芯片AD9959及其应用

AD9959是美国ADI公司最新推出的一款四通道高速直接数字频率合成器。该芯片内部集成了四个DDS核，因此可对四个内部同步输出通道独立进行编程。通过一个公用系统时钟在芯片内部同步其独立的通道，AD9959可以对由于模拟处理(例如滤波、放大)或者PCB布线失配而产生的外部信号通道的不均衡进行有效的校正，从而使系统工程师用相当少的时间和精力去处理这个通常很复杂的系统设计问题。  

1 AD9959的主要特点  

AD9959可以实现最多16电平的频率、相位和幅度调制，还可以工作在线性调频、调相或调幅模式。AD9959的应用范围包括相控阵列雷达／卢纳系统、仪表、同步时钟和RF信号源。AD9959的内部结构如图1所示，主要特性如下：   


  
◇有4路带10位DAC的DDS通道，最高取样频率为500 MSPS；  
◇大于65 dB的通道隔离度；  
◇32位频率分辨率；  
◇14位相位失调分辨率；  
◇10位输出幅度可缩放的分辨率；  
◇具有增强数据吞吐量的串行I／O口(SPI)；  
◇可软件／硬件控制以降低功耗；  
◇双电源(DDS核1.8 V，串行I／O3.3 V)；  
◇内置多器件同步功能；  
◇内置时钟倍频锁相环(4～20倍倍频)。  

2 AD9959的引脚功能  

AD9959采用56脚LFCSP封装，各引脚的功能定义如下：  

SYNC_IN：输入引脚，可同步多片AD9959。使用时应与主AD9959的SYNC_OUT相连；  
SYNC_OUT：输出引脚，可同步多片AD9959，使用时应与从AD9959的SYNC_IN相连；  
MASTER_RESET：复位输入引脚，高有效；  
PWR_DWN_CTL：外部电源掉电控制引脚；  
AGND：模拟地；  
DVDD：数字电源(1.8 V)；  
DGND：数字地；  
DAC_RSET：输入引脚，可为DAC设置参考电流，使用时应通过一个1.91 kΩ电阻接地；  
REF_CLK和REF_CLK：参考时钟或振荡输入端(互补输入)，如果使用单端输入方式，则应从REF_CLK引脚连接一个0.1μF的解耦电容到 AVDD或AGND；  
CLK_MODE_SEL：振荡器部分控制引脚，接高电平时，电压不要超过1.8 V，接低电平时，振荡器被旁路；  
LOOP_FILTER：输入端，使用时应串联一个零电阻和680 pF电容至最近的AVDD脚(Pin28)；  
I／O_UPDATE：输入引脚，通过该脚的上升沿可把串行口缓存的数据内容送至激活的寄存器中，I／O_UPDATE信号应与SYNC_CLK信号保持同步，并须满足建立时间与保持时间的要求；  
CS：片选串口使能信号端，低有效；  
DVDD_I／O：3.3 V数字电源；  
SYNC_CLK：时钟输出，为内部时钟的1／4，用于同步I／O_UPDATE信号；  
SCLK：I／O串行操作时钟输入端，在该端的上升沿写入数据，下降沿读出数据；  
SDIO_0：双向引脚，用于串行操作的数据输入和输出；  
SDIO_1：3：双向引脚，用于串行操作数据输入输出，也可用于控制DAC输出幅度的斜率；  
P0～P3：输入引脚，这四个引脚用于控制调制方式的选择，扫描累加器的开关或者输出幅度的升降斜率。该四个引脚中的任何一个引脚信号的变化都等同于一个I／O_UPDATE信号的上升沿，该端须与SYNC_CLK信号保持同步，并须满足建立时间与保持时间的要求；  
CH0_IOUT ～CH3_IOUT， CH0_IOUT ～CH3_IOUT：输出引脚，四个通道的互补输出端，使用时，需接上拉电阻至AVDD。   


  
3 工作模式组合  

AD9959所具有的的四通道可以使其同时实现多种工作模式的组合。但是，在某些模式下，则需要几个数据引脚来实现特殊功能，这就限制了组合方式。根据AD9959芯片的资源，可同时实现的工作模式组合如下：  

(1) 四个通道可以实现单频模式、2电平调制模式和线性扫描模式的任意组合，每个通道均可工作在这三种模式中的一种；  
(2) 可以同时有一个或两个通道工作在4电平调制模式，余下的通道工作在单频模式；  
(3) 可以有一个通道工作在8电平调制模式，余下的通道工作在单频模式；  
(4) 可以有一个通道工作在16电平调制模式，余下的通道工作在单频模式；  
(5) 单频模式下，可以控制每个通道的输出幅度斜率；  
(6) P2和P3引脚用于控制输出幅度斜率时，任意两个通道可同时工作在2电平调制模式，也可同时工作在线性调频或调相模式；  
(7) P3引脚用于控制输出幅度斜率时，可以有一个通道工作在8电平调制模式，余下的通道工作在单频模式；  
(8) SDIO_1～SDIO_3引脚用于控制输出幅度斜率时，四个通道可以实现各种2电平调制模式的组合，而未用于2电平调制模式的通道则可工作在单频模式；  
(9) SDIO_1～SDIO_3引脚用于控制输出幅度斜率时，可以同时有一个或两个通道工作在4电平调制模式，其余通道工作在单频模式；  
(10) SDIO_1～SDIO_3引脚用于控制输出幅度斜率时，可以有一个通道工作在16电平调制模式，其余通道工作在单频模式；  
(11) 幅度调制、线性幅度扫描和控制输出幅度斜率功能不能同时实现，但频率和相位调制则可与控制输出幅度斜率功能同时实现。