AD9837低功耗、8.5mW、2.3V至5.5V可编程波形发生器技术手册

概述
AD9837是一款低功耗、可编程波形发生器，能够产生正弦波、三角波和方波输出。各种类型的检测、致动和时域反射(TDR)应用都需要波形发生器。输出频率和相位可通过软件进行编程，调整简单。频率寄存器为28位：时钟速率为16 MHz时，可以实现0.06 Hz的分辨率；而时钟速率为5 MHz时，则可以实现0.02 Hz的分辨率。

AD9837通过一个3线串行接口写入数据。该串行接口能够以最高40 MHz的时钟速率工作，并且与DSP和微控制器标准兼容。该器件采用2.3 V至5.5 V电源供电。

AD9837具有关断(SLEEP)功能。器件中不用的部分可以关断，以将功耗降至低点。例如，在产生时钟输出时，可以关断DAC。

AD9837采用10引脚LFCSP_WD封装。
数据表：*附件：AD9837低功耗、8.5mW、2.3V至5.5V可编程波形发生器技术手册.pdf

应用

• 频率激励/波形发生
• 液体和气流测量
• 传感器应用：接近度、运动和缺陷检测
• 线路损耗/衰减
• 测试与医疗设备
• 扫描/时钟发生器
• 时域反射(TDR)应用

特性

• 数字可编程频率和相位
• 功耗：8.5 mW（2.3 V时）
• MCLK速率：16 MHz（B级），5 MHz（A级）
• 28位分辨率：0.06 Hz（16 MHz参考时钟）
• 正弦波/三角波/方波输出
• 2.3 V至5.5 V电源供电
• 三线式SPI接口
• 扩展温度范围：–40°C至+125°C
• 关断选项
• 10引脚LFCSP封装

框图

时序图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

AD9837提供的多种输出选项，使其适用于广泛的应用，包括调制应用。AD9837可用于执行简单调制，如频率转换键控（FSK）。更复杂的调制方案，如高斯最小移频键控（GMSK）和正交相移键控（QPSK），也可通过AD9837实现。

在FSK应用中，AD9837的两个频率寄存器被加载不同的值。一个频率代表频移空间频率，另一个代表标记频率。通过使用AD9837控制寄存器中的FSEL位，用户可以调制载波频率在这两个值之间。

AD9837有两个相位寄存器，启用后可实现相移键控（PSK）。使用PSK时，当调制器的LSB输入为高电平时，载波频率会发生相移，即相位会改变一定量。

AD9837也适用于信号发生器应用。由于DAC数据的MSB在YOUT引脚可用，该器件可用于生成方波。

鉴于其低电流消耗，该器件也适用于可作为本地振荡器使用的应用。

接地与布局

印刷电路板的设计应确保AD9837的模拟和数字部分分开，并限制在电路板的特定区域内。这便于使用可分离的接地层，这是一种普遍被认为能为接地平面提供最佳屏蔽效果的技术。数字和模拟接地平面应仅在一处连接。唯一需要AGND到DGND连接的器件是AD9837。如果AD9837处于多个器件需要AGND到DGND连接的系统中，连接应仅在一点进行，并且应建立从该点到AD9837的稳定接地路径。

避免在器件下方布线数字线路，这些线路会产生噪声。模拟接地平面应在AD9837下方布线，以避免噪声耦合。为AD9837供电的电源线应尽可能宽，以降低阻抗，并减少电源线上出现的尖峰噪声。像时钟这样的快速开关信号，应屏蔽良好，防止其辐射噪声到电路板的其他部分。

避免数字信号和模拟信号交叉。电路板两侧的走线应成直角相交，以减少馈通效应。在双层板上，微带线技术是最佳选择，但并非总是可行，因为电路板的另一侧专门用于接地平面和信号。

良好的去耦很重要。AD9837应使用0.1 μF陶瓷电容进行电源旁路，并与10 μF钽电容并联。为获得最佳性能，去耦电容应尽可能靠近器件放置，理想情况下应紧挨着器件。

与微处理器接口

AD9837具有串行接口，可使其直接与多个微处理器连接。该器件使用外部串行时钟将数据或控制信息写入器件。串行时钟的频率最高可达40 MHz。串行时钟可以是连续的，也可以根据需要空闲或低电平。每次向AD9837写入数据时，都会拉低FSYNC并保持低电平，直到写入16位数据。FSYNC信号将加载到AD9837中的16位信息成帧。

AD9837与68HC11/68L11接口

图25展示了AD9837与68HC11/68L11微控制器之间的串行接口。微控制器被配置为主设备，通过将SPCR中的MSTR位设置为1来实现。这会设置串行时钟（SCK）；MOSI输出驱动串行数据线SDATA。由于微控制器没有专用的帧同步引脚，FSYNC信号由端口线（PC7）派生。正确操作接口的设置条件如下：

• 写操作期间SCK空闲为高电平（CPOL = 0）
• SCK下降沿数据有效（CPHA = 1）

当数据要从AD9837传输时，FSYNC线（PC7）拉低。串行数据到68HC11/68L11以8位字节传输，只有在出现下降沿时钟沿时才会传输。要将数据加载到AD9837中，PC7在第一个8位传输后保持低电平，然后对AD9837执行第二次串行写操作。只有在第二个8位传输后，才应再次拉高FSYNC。