DDS在通用多通道数据采集卡中的应用
摘要：提出一种基于DDS和FPGA技术的通用多通道PCI数据采集卡的实现方案。采用DDS器件输出信号经过整形分频后作为数据采集卡的采样时钟,从而实现了任意采样率的设定,同时使用FPGA实现了多种可编程触发方式。
关键词：DDS;数据采集;FPGA;PCI
在水声测量和许多其他应用领域中,待测信号的频率范围都是比较宽的。比如在水声领域,远距离水声通信、浅层剖面声纳或被动噪声测量中经常使用的频率可低到1-2KHz甚至几百Hz;而高分辨率成像声纳等通常使用的声信号频率为几百KHz甚至1-2MHz。对于不同频率范围的信号,通常要求的采样率也不同。有时为了配合信号处理算法,甚至要求采样率可以在一定范围内随意设定,这就对数据采集卡的采样时钟发生器提出了较高要求。
通常数据采集系统中采用的采样时钟发生器结构如下图所示：
图1采样时钟发生器的一般结构
其中M、N是两个可编程分频器,在锁相环的反馈支路中串有分频器M,因而输出采样时钟频率为时钟源频率的（M/N）倍。但是由于分频比M、N均为整数,并且锁相环工作的频率范围有限,M只能在很有限的范围内取值,因而输出采样时钟的可调范围有限,且调整步长较大。此外,锁相环的设计和调整也比较困难,成本较高。为了更好的解决这一问题,本文提出了以直接数字式频率合成(DDS)器件为核心的新型采样时钟发生器结构。
1 基于DDS技术的采样时钟发生器
1.1 DDS技术简介
DDS技术出现于二十世纪70年代,它是一种全数字频率合成技术。它将先进的数字信号处理理论与方法引入信号合成领域,实现了合成信号的频率转换速度与频率准确度之间的统一。它具有相位变换连续、频率转换速度快、频率分辨率极高、相位噪声低、易于用微机等多种方法控制以及体积小、集成度高等多种优点,因而近年来DDS在理论和应用上得到了飞速的发展。
图2DDS的基本结构
DDS的基本结构如图2所示。讲述DDS原理的文章很多,本文就不再赘述了。
