中文数据手册
中文数据手册集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
AD9854
特征
·300M内部时钟频率
·可进行频移键控（FSK），二元相移键控（BPSK），相移键控（PSK），脉冲调频（CHIRP），振幅调制（AM）操作
·正交的双通道12位D/A转换器
·超高速比较器，3皮秒有效抖动偏差
·外部动态特性：
80 dB无杂散动态范围（SFDR）@ 100 MHz (±1 MHz) A OUT
·4倍到20倍可编程基准时钟乘法器
·两个48位可编程频率寄存器
·两个14位可编程相位补偿寄存器
·12位振幅调制和可编程的通断整形键控功能
·单引脚FSK和BPSK数据输入接口
·PSK功能可由I/O接口实现
·具有线性和非线性的脉冲调频（FM CHIRP）功能，带有引脚可控暂停功能
·具有过渡FSK功能
·在时钟发生器模式下，有小于25 ps RMS抖动偏差
·可自动进行双向频率扫描
·能够对信号进行sin(x)/x校正
·简易的控制接口：
可配置为10MHZ串行接口，2线或3线SPI兼容接口或100MHZ 8位并行可编程接口
·单电源供电
·具有多路低功耗功能
·单输入或差分输入时钟
·小型80脚LQFP 封装
应用
·便携式频率特性分析仪
·可编程时钟发生器
·应用于雷达和扫频系统的脉冲调频信号源
·测试和测量设备
·商业和业余的射频（RF）发射机
概述
AD9854数字合成器是高集成度的器件，它采用先进的DDS技术，片内整合了两路高速、高性能正交D/A转换器通过数字化编程可以输出I、Q两路合成信号。在高稳定度时钟的驱动下，AD9854将产生一高稳定的频率、相位、幅度可编程的正弦和余弦信号，作为本振用于通信，雷达等方面。AD9854的DDS核具有48位的频率分辨率（在300M系统时钟下，频率分辨率可达1uHZ）。输出17位相位截断保证了良好的无杂散动态范围指标。AD9854允许输出的信号频率高达150MHZ，而数字调制输出频率可达100MHZ。通过内部高速比较器正弦波转换为方波输出，可用作方便的时钟发生器。器件有两个14位相位寄存器和一个用作BPSK操作的引脚。对于高阶的PSK调制，可通过I/O接口改变相位控制字实现。具有改进DDS结构的12位I和Q通道D/A转换器可以提供较大的带宽并有较好的窄带无杂散动态范围（SFDR）。如果不使用Q通道的正交功能，它还可以通过配置，由用户编程控制
D/A转换。当配置高速比较器时，12位D/A输出的方波可以用来做时钟发生器。它还有两个12位数字正交可编程幅度调制器，和通断整形键控功能，并有一个非常好的可控方波输出。同时脉冲调制功能在宽带扫频中也有重要应用。AD9854的300M系统时钟可以通过4X和20X可编程控制电路由较低的外部基准时钟得到。直接的300M时钟也可以通过单端或差分输入。AD9854还有单脚输入的常规FSK和改进的斜率FSK输出。AD9854采用先进的微米COMS工艺在单电源供电的情况下提供强大的功能。
AD9854采用节省空间的80脚LQFP表面装配封装和改进散热的80脚LQFP封装。AD9854的引脚与AD9852的单频信号发生器模式相兼容。AD9854的特定操作允许温度是工业级范围：-40到85摄氏度。
引脚配置和功能描述
图1 管脚配置
表1 引脚功能描述表
操作说明
AD9854正交数字信号发生器是一款有着广泛应用的非常灵活的器件。器件包括一个48位的相位累加器，可编程基准时钟乘法器，反辛格滤波器，数字乘法器，两个12位/300HZ数模转换器，一个高速模拟比较器和内部逻辑电路。这款高度集成的器件可以用作本机震荡发生器，灵活的时钟发生器和FSK/BPSK调制器。
Analog Devics股份有限公司的技术指南提供了关于器件功能模块的操作说明。指南包括利用DDS器件产生信号的技术描述并提供了适合多种数字化实体的基本应用。文件，《关于数字信号发生器的技术指南》在AD公司DDS网页DDS技术库中提供。
操作模式
AD9854有5种可编程操作模式。为了选择某一模式，必须对控制寄存器（并行操作地址：1FH）中的3个相关位进行编程设置。具体描述在下表：
表2. 模式选择表
在每种模式下都有许多功能不被允许。
单信号模式（模式000）
这是用户复位之后的一种默认模式。也可以通过用户编程使能这种模式。相位累加器用以产生信号的频率，它有48位有效值，取自频率调整寄存器1，它的默认值为0。保留寄存器的默认值更能决定输出信号的质量。
用户复位后，默认设置配置器件，输出0HZ，0相位的信号。在上电复位时，在I和Q通道输出的是一半满幅电流的直流信号。这是默认模式的0幅度输出。选择幅度开关键控模式则需要更多细节的输出幅度控制。若输出用户定义的信号需要对28个寄存器全部或部分进行编程。
表35显示了从默认0HZ到用户定义输出频率的变化。
和所有AD DDS器件一样，频率控制字有如下定义：
FTW = (Desired Output Frequency × 2N)/SYSCLK
式中：
N相位累加器的资源（本器件48位）。
Frequency 以HZ表示。
FTW （频率调整字）是一个定义数字。
一旦定义数字选定，它必须转换为内部的权重为1或0的48位串行二进制码。建立的DAC输出信号频率范围从直流到1/2系统时钟。
改变频率时相位是连续的，这意味着新的频率的相位取样值参考之前输出频率的相位取样值。
AD9854的I和Q通道输出的信号总是保持90度的相位差。调整每个通道的输出相位两个14位相位寄存器并不是独立的。换而言之，两DAC输出通过相位补偿互相影响。
单信号模式允许用户控制以下信号参数：
· 48位输出频率精度
· 12位输出幅度精度
-固定的，用户定义的幅度
-可变的，可编程幅度控制
-自动的，可编程，单引脚控制，幅度成型键控
· 14位输出相位精度
这些参数可以在100MHZ并行速度下通过8位并行端口或10MHZ串行端口通过编程改变和调整。联合这些属性在单信号模式下可以实现FM，AM，PM，FSK，PSK和ASK操作。
无斜率FSK（模式001）
当这种模式被选中，输出的DDS频率是一个选择频率控制寄存器1和2的函数，它的输出取决于29脚逻辑电平的高低。29脚为逻辑低电平时选择F1（频率控制字1，并行地址为04H到09H），29脚为逻辑高电平时选择F2（频率控制字2，
并行地址为0AH到0FH）。改变频率相位连续，并且和FSK数据引脚内部一致。但是，FSK数据信号和DAC输出存在线性时延。
无斜率FSK ，是传统FSK，它传输的是数字信号，它在数字通信中有着重要作用。但是它会影响RF发射机的使用带宽，因此用斜率FSK来改善使用带宽。
斜率FSK（模式010）
这种FSK模式下，频率从F1到F2不是直接变化，而是通过扫频和斜率形成。线性扫频和斜率形成可以很容易的自动完成，不过这都是许多设置中的一项。其它频率传输的设置，用户可以配置增量控制寄存器，来编程控制扫频间隔和扫频速度。
频率斜率变化不管是线性还是非线性都会输出许多介于F1和F2之间的频率，而不仅是这两个基本输出。图37和38描述了一线性斜率FSK信号的频率输出与时间的关系。
需要注意，在斜率FSK模式下，频率步进字是要求编程设置的，它被用作双作用的补足值。须要注意的另一个问题是，最低频率一定要放在频率控制寄存器1中。
斜率FSK通过同缓慢的、用户定义变化率的实时频率来改善传统FSK对带宽的限制。输出信号在F1和F2频率点保持时间与其它实时点相同或稍大。与传统FSK 不同，斜率FSK要求:F1和F2分别存储低频率和高频率，而不能任意。
用户必须通过编程来设定DDSd的中间频率变化的步进量of C48位)和每一步所持续的时间△T (20位)。另外，如果要想让频率输出从0开始变化必须先给CLR ACC1位送一个正脉冲。对于分段的非线性频率传输，必须对影响输出的寄存器进行编程设置。
并行寄存器1AHex~1CHex构成一个20位的斜率时钟寄存器。它是一个减计数器，当计数值为0时输出一个脉冲信号。在29脚的输入电平没有变化时计数器一直有效。这个计数器在系统时钟下运行，最大频率是300MHZ。每两个脉冲之间的时间周期用下式表示：
（N+1）*（System Clock Period）
此处N是用户编程设置的20位斜率变化率。
N的允许范围是1到（2^20-1）。斜率变化时钟决定频率F1和F2 之间的实时频率持续时间。当频率达到目标频率时计数器自动停止，而F1和F2两频率点的持续时间由29脚输入的电平决定，电平的高低决定到达的频率点的状态。
图39 FSK功能模块图
并行寄存器10Hex~15Hex构成一个48位的双作用的斜率步进寄存器。当接收到斜率变化时钟时，这个48位控制字被累加。此控制字被用来加或减到控制正弦或余弦输出的相位步进的频率控制字寄存器F1或F2。在这种模式下，29脚的电平状态决定输出的频率是增量或减量斜率。其频率变化率是20位斜率变化寄存器的功能，一旦目标频率到达，计数器将停止计数即频率累加过程停止。
一般来说，频率步进字与频率控制字相比是一个比较小的值，举个例子，如果F1和F2分别是1KHZ和13MHZ，那么步进频率字只有25HZ。
图41显示了，电平过早的变化使频率的斜率变化翻转，并且以相同的变化率返回原状态。控制寄存器（1FHex）中含有一个“三角形”位。在010模式下设置此位为高电平将会再频率F1和F2之间进行三角形自动扫频，而不会受29脚电平变化的影响，如图40。一旦这个位设置为1，29脚的状态将不会起作用。这一功能需要设置频率变化率和频率步进字来保证F1和F2之间的连续线性扫频具有相同的持续时间。使用此功能，可以对直流到最大输出频率之间的自动扫频。
在斜率FSK模式下29脚的电平和“三角形”位的上升沿决定扫频是从F1或F2开始（如图42）。如果29脚电平是高电平而不是低电平，扫频则从F2开始而不是F1。在F1和F2之间的斜率变化时，通过改变20位频率变化控制字和频率步进控制字，可增加斜率FSK模式的灵活性。结合多个线性斜率变化和各分段的不同斜率设置，可实现非线性的频率变化。在不同的设置下，DDS的输出频率在Fl和F2之间以不同的方式变化，实现多种方式扫频。
脉冲调频（模式011）
“Chirp”也称为“脉冲调频”( Pulsed FM) 。该模式下,输出信号的频率在指定的范围和精度上发生线性或非线性的变化,扫描方向可以编程控制。该模式需要用户通过“HOLD”状态(29 管脚高电平) 控制停止频率点,并控制频扫停止后的状态。
Chirp模式是在指定的频率范围和频率精度上，频率可以是线性或非线性变化输出，而
且扫频方向可控。在此模式中，大多数Chirp系统采用FM扫描方式，即FM Chirp 模式，
分线性和非线性脉冲调频两种方式。先设置频率控制字F 1，然后设置频率变化的步进量
OF和每一步所持续的时间△T，最后使能更新实现脉冲调频。如果OF为正(最高位为0)，
频率从F1向正方向扫描;4F为负(最高位为1)，则频率从F1向负方向扫描。与Ramped
FSK模式相比，该模式需要用户自己通过‘`HOLD" (P29高电平)控制停止频率点，同时控
制停止后的状态。一些复杂的跳频功能在这个模式下可以实现。
图44 脉冲FM模块
当AD9854工作在Chirp模式下时，基本编程步骤如下：
(1)将初始频率控制字WFc写入48位FTWI (Frequency Tuning Word 1)中。
(2)将频率步进量写入48位DFW (Delta Frequency Word)中。