基于AD9959的四通道高頻信號(hào)源研制
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3 PCB板電磁兼容設(shè)計(jì)
信號(hào)源所用DDS芯片是一個(gè)數(shù)?；旌闲酒?，信號(hào)源本身又有大量模擬電路，它們都存在于一個(gè)受到嚴(yán)重電磁污染的環(huán)境中，不論這些污染是來(lái)自如手機(jī)這類外部源，還是來(lái)自本身的開關(guān)電源或數(shù)字處理器這類內(nèi)部器件，它們都是人類所造成的電磁噪聲。為了以最為容易和最低的成本來(lái)獲得電路所要求的抗擾度電平以及信噪比，PCB板的EMC技術(shù)則是絕對(duì)必要的技術(shù)手段和措施。
3．1 PCB板整體設(shè)計(jì)考慮
為了兼顧信號(hào)源的電磁兼容特性和成本兩方面因素的考慮，PCB板采用4層板設(shè)計(jì)，頂層為走線層，第二層為接地層(0 V參考面)，第三層為數(shù)字電源層，第四層(底層)為模擬電源層，跟傳統(tǒng)4層板有所不同，傳統(tǒng)4層板底層通常也是走線層，但在本設(shè)計(jì)中，信號(hào)走線較少，且AD9959芯片管腳的數(shù)字電源端和模擬電源端分開，因此安排底層為模擬電源層，杜絕數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的相互干擾。
3．2 PCB板與底板的搭接
典型的電路結(jié)構(gòu)大多是采用將PCB板固定到一個(gè)導(dǎo)電底板的結(jié)構(gòu)，信號(hào)源中將PCB板的0 V參考面搭接到底板上，以改善EMC性能在所關(guān)心頻率上的一個(gè)低阻抗連接。搭接采用金屬銅柱，為了避免結(jié)構(gòu)諧振，以λ／20作為幾何尺寸的通用準(zhǔn)則(經(jīng)驗(yàn)規(guī)則)，即PCB板與底板的搭接點(diǎn)之間，相鄰的距離須小于最高頻率的λ／20。
3．3 去耦合技術(shù)
在每個(gè)IC芯片的每個(gè)電源管腳都要使用去耦合電容，并連接到0 V參考面上，為了最大限度地降低磁場(chǎng)和電場(chǎng)的發(fā)射，去耦合電容要非?？拷骷碾娫垂苣_。去耦合電容必須是等效串聯(lián)電感(ESL)非常小的電容，例如Murata公司的GRH700系列。
去耦合電容容量在10～100nF之間，在信號(hào)源放大電路部分還要有一個(gè)低頻去耦合電容(10μF電解電容)。另外信號(hào)源的每個(gè)不同類型的電源(數(shù)字和模擬的)，不同電源電壓的電源，都要通過π型LC濾波器供電。
3．4 匹配傳輸線技術(shù)
匹配傳輸線技術(shù)可以使得高頻信號(hào)在很長(zhǎng)距離上相互傳輸而不會(huì)引起波形的過分失真。
從信號(hào)完整性角度出發(fā)，當(dāng)信號(hào)的傳播時(shí)間(tp)等于或超過信號(hào)真實(shí)上升時(shí)間的一半時(shí)(tp≥tr／2)就應(yīng)該用匹配傳輸線，這樣波形的失真和眼孔圖的閉合程度是可以接受的。
從EMC的角度考慮，更為保守的作法是當(dāng)tp≥tr／12時(shí)就應(yīng)該使用傳輸線技術(shù)。本例中信號(hào)最高頻率為200MHz，上升時(shí)間約2 ns，即當(dāng)信號(hào)在線條中的傳播時(shí)間tp≥(2／12)ns時(shí)，則電路板走線大于50 mm時(shí)，就應(yīng)該使用傳輸線技術(shù)。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
信號(hào)源在確定了硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，設(shè)計(jì)并制作了硬件電路，通過軟件編程、系統(tǒng)調(diào)試后，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行了測(cè)試，頻率指標(biāo)由AD9959的外接晶振源決定，輸出幅度指標(biāo)由衰減器所采用的的電阻(精度為1％)決定，最后使用GSP-827型(2．7 GHz)的頻譜分析儀，對(duì)信號(hào)諧波失真進(jìn)行了實(shí)測(cè)，諧波失真在3％以內(nèi)，測(cè)試結(jié)果如表1所示。本文引用地址：http://www.bjwjmy.cn/article/177058.htm
5 結(jié)語(yǔ)
采用AD9959DDS芯片構(gòu)成的四通道寬帶信號(hào)源，輸出頻率范圍廣、指標(biāo)穩(wěn)定度高、分辨率好；采用合理的PCB電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)，使諧波失真大大減小；信號(hào)源每通道信號(hào)輸出均能對(duì)頻率、幅度和相位等指標(biāo)獨(dú)立調(diào)整。
在信號(hào)源的設(shè)計(jì)中，采用了橢圓函數(shù)濾波器，較好地濾除了DDS固有的雜散，輸出信號(hào)失真較小。采用了轉(zhuǎn)換速率達(dá)9 000 V／μs，3 dB帶寬為2 GHz的超寬帶電流負(fù)反饋運(yùn)算放大器，從直流到200 MHz的信號(hào)頻率范圍內(nèi)均有平坦的響應(yīng)。使用了五級(jí)、最大衰減為62 dB的數(shù)控衰減器，使輸出信號(hào)幅度低至數(shù)mV，滿足各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工業(yè)生產(chǎn)等要求。
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評(píng)論