基于DSP和DDS的三維感應測井高頻信號源實(shí)現

　引言

　　高頻信號源設計是三維感應測井的重要組成部分。三維感應測井的原理是利用激勵信號源通過(guò)三個(gè)正交的發(fā)射線(xiàn)圈向外發(fā)射高頻信號，再通過(guò)多組三個(gè)正交的接收線(xiàn)圈，得到多組磁場(chǎng)分量，從而準確測量地層各向異性電阻率。在測井過(guò)程中，要求信號源的頻率為高頻，并且要求信號的頻率有很高的穩定性。

　　產(chǎn)生信號的方法很多，可以采用函數發(fā)生器外接分立元件來(lái)實(shí)現，通過(guò)調節外接電容或電阻來(lái)設置輸出信號頻率。但輸出信號受外部分立器件參數影響很大，且輸出信號頻率不能太高，同時(shí)無(wú)法實(shí)現頻率步進(jìn)調節。另外，采用FPGA可實(shí)現信號發(fā)生器的設計。但當輸出高頻信號時(shí)，需要高速D/A 來(lái)配合工作。本文采用數字直接合成技術(shù)，采用專(zhuān)用集成芯片AD9834作為信號產(chǎn)生模塊，由ADSP21992來(lái)作為控制器來(lái)完成整個(gè)系統的設計。利用此方法不僅克服了外搭分立元件的干擾，而且AD9834內部有D/A轉換器，縮小了信號源的體積，從而滿(mǎn)足了測井儀器的要求。

　　信號源系統設計

　　系統總體框圖如圖1所示。系統選ADSP21992作為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)顯示與控制芯片7279來(lái)接收功能設置和參數設置等信息，并將輸出信號等信息送到數碼管顯示。同時(shí)，控制器將讀取的按鍵信息轉換成控制命令通過(guò)串行接口送給AD9834，由AD9834產(chǎn)生正弦信號，再經(jīng)過(guò)信號調理，使信號達到設計的要求。

　　圖1 信號源整體設計框圖

　　ADSP21992控制DDS模塊

　　本設計采用ADSP21992作為控制器件，它的最高工作時(shí)鐘頻率達到150MHz，提供一個(gè)獨立的、標準的串行外設接口SPI，在此主要利用SPI總線(xiàn)向AD9834發(fā)送頻率控制字，使AD9834產(chǎn)生符合要求的高頻信號。串行外設接口SPI提供了一個(gè)4線(xiàn)、全雙工串行總線(xiàn)的能力，本設計中SPI器件不需要接收數據，因此將它配置為主器件。SPI使用4個(gè)信號：主出從入（MOSI）、主入從出（MISO）、串行時(shí)鐘（SCLK）、從選擇（SPISS)。其中串行時(shí)鐘頻率最高可以是外設時(shí)鐘頻率的1/4。AD9834的電源電壓在2.3V到 5.5V范圍內可選，ADSP21992的電源電壓為3.3V，所以在連接時(shí)無(wú)需電平轉換。由于A(yíng)DSP21992只向AD9834發(fā)送數據，不需要接收數據，因此要將ADSP21992的SPI設置為主器件。具體接口電路如圖2所示。

　　圖2 ADSP21992與AD9834的接口