基于A(yíng)D9959的四通道高頻信號源研制
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3 PCB板電磁兼容設計
信號源所用DDS芯片是一個(gè)數?；旌闲酒?，信號源本身又有大量模擬電路，它們都存在于一個(gè)受到嚴重電磁污染的環(huán)境中，不論這些污染是來(lái)自如手機這類(lèi)外部源，還是來(lái)自本身的開(kāi)關(guān)電源或數字處理器這類(lèi)內部器件，它們都是人類(lèi)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)則是絕對必要的技術(shù)手段和措施。
3．1 PCB板整體設計考慮
為了兼顧信號源的電磁兼容特性和成本兩方面因素的考慮，PCB板采用4層板設計，頂層為走線(xiàn)層，第二層為接地層(0 V參考面)，第三層為數字電源層，第四層(底層)為模擬電源層，跟傳統4層板有所不同，傳統4層板底層通常也是走線(xiàn)層，但在本設計中，信號走線(xiàn)較少，且AD9959芯片管腳的數字電源端和模擬電源端分開(kāi)，因此安排底層為模擬電源層，杜絕數字信號和模擬信號的相互干擾。
3．2 PCB板與底板的搭接
典型的電路結構大多是采用將PCB板固定到一個(gè)導電底板的結構，信號源中將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，為了避免結構諧振，以λ／20作為幾何尺寸的通用準則(經(jīng)驗規則)，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)。另外信號源的每個(gè)不同類(lèi)型的電源(數字和模擬的)，不同電源電壓的電源，都要通過(guò)π型LC濾波器供電。
3．4 匹配傳輸線(xiàn)技術(shù)
匹配傳輸線(xiàn)技術(shù)可以使得高頻信號在很長(cháng)距離上相互傳輸而不會(huì )引起波形的過(guò)分失真。
從信號完整性角度出發(fā)，當信號的傳播時(shí)間(tp)等于或超過(guò)信號真實(shí)上升時(shí)間的一半時(shí)(tp≥tr／2)就應該用匹配傳輸線(xiàn)，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tp≥tr／12時(shí)就應該使用傳輸線(xiàn)技術(shù)。本例中信號最高頻率為200MHz，上升時(shí)間約2 ns，即當信號在線(xiàn)條中的傳播時(shí)間tp≥(2／12)ns時(shí)，則電路板走線(xiàn)大于50 mm時(shí)，就應該使用傳輸線(xiàn)技術(shù)。
4 實(shí)驗結果
信號源在確定了硬件系統結構后，設計并制作了硬件電路，通過(guò)軟件編程、系統調試后，對輸出信號進(jìn)行了測試，頻率指標由AD9959的外接晶振源決定，輸出幅度指標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，對信號諧波失真進(jìn)行了實(shí)測，諧波失真在3％以?xún)?，測試結果如表1所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/177058.htm
5 結語(yǔ)
采用AD9959DDS芯片構成的四通道寬帶信號源，輸出頻率范圍廣、指標穩定度高、分辨率好；采用合理的PCB電磁兼容設計技術(shù)，使諧波失真大大減??；信號源每通道信號輸出均能對頻率、幅度和相位等指標獨立調整。
在信號源的設計中，采用了橢圓函數濾波器，較好地濾除了DDS固有的雜散，輸出信號失真較小。采用了轉換速率達9 000 V／μs，3 dB帶寬為2 GHz的超寬帶電流負反饋運算放大器，從直流到200 MHz的信號頻率范圍內均有平坦的響應。使用了五級、最大衰減為62 dB的數控衰減器，使輸出信號幅度低至數mV，滿(mǎn)足各類(lèi)科學(xué)實(shí)驗、工業(yè)生產(chǎn)等要求。
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