系统硬件设计
五.本机振荡器设计
1.AD9851介绍
本系统采用了美国模拟器件公司采用先进DDS直接数字频率合成技术生产的高集成度产品AD9851芯片。AD9851是在AD9850的基础上，做了一些改进以后生成的具有新功能的DDS芯片。AD9851相对于AD9850的内部结构，只是多了一个6倍参考时钟倍乘器，当系统时钟为180MHz时，在参考时钟输入端，只需输入30MHz的参考时钟即可。如下图（AD9851内部结构）所示，AD9851是由数据输入寄存器、频率/相位寄存器、具有6倍参考时钟倍乘器的DDS芯片、10位的模/数转换器、内部高速比较器这几个部分组成。其中具有6倍参考时钟倍乘器的DDS芯片是由32位相位累加器、正弦函数功能查找表、D/A变换器以及低通滤波器集成到一起。这个高速DDS芯片时钟频率可达180MHz，输出频率可达70MHz，分辨率为0.04Hz。
AD9851原理方框图
AD9851可以产生一个频谱纯净、频率和相位都可编程控制且稳定性很好的模拟正弦波。各引脚功能说明如下：
AD9851引脚图
D0～D7：8位数据输入口，可给内部寄存器装入40位控制数据。
PGND：6倍参考时钟倍乘器地；PVCC：6倍参考时钟倍乘器电源。
W-CLK：字装入信号，上升沿有效；
FQ-UD：频率更新控制信号，时钟上升沿确认输入数据有效。
FREFCLOCK：外部参考时钟输入。
AGND：模拟地。AVDD：模拟电源(+5V)。
DGND：数字地。DVDD：数字电源(+5V)。RSET、DAC：外部复位连接端。
VOUTN：内部比较器负向输出端。VOUTP：内部比较器正向输出端。
VINN：内部比较器的负向输入端。VINP：内部比较器的正向输入端。
DACBP：DAC旁路连接端。
IOUTB：“互补”DAC输出。IOUT：内部DAC输出端。
RESET：复位端,低电平清除；DDS累加器和相位延迟器为0Hz和0相位，同时置数据输入为串行模式以及禁止6倍参考时钟倍乘器工作。
2.AD9851电路
由于AD9851是贴片式的体积非常小，引脚排列比较密，故采用双面板制作成模块。它最高工作时钟可以达到180MHz，这里外部接30MHz晶振，经过内部的六倍频电路倍频到180MHz作为系统工作时钟。合成正弦波频率fo可以通过下式得到：
其中fc是系统工作时钟，这里fc=30MHz×6=180MHz。K是通过串口数据线DATA_9851和控制总线CONTROL_BUS_9851(3bit)预置的32bit的频率控制字，通过上式可以简单的得到此时理论上可以得到的合成正弦波频率精度是：
AD9851电路
在上图，将D0D1上拉D2下拉，由于在本系统设计中采用串口模式进行通信，在AD9851进入出口模式时要先向DDS写入8位数据xxxxx011。
六.放大电路设计
1.前级放大电路设计
由于输入信号为1MHz以上，故采用高速低噪集成放大器。
为了降低噪声在输入端加一个前置放大器，使频谱分析仪系统的噪声系数降低。同时为使系统输入阻抗与信号源输出阻抗匹配，我们在运放的同相输入端接一个50Ω电阻到地，由于运放同相输入端阻抗很大，这样输入信号阻抗几乎为50Ω，达到阻抗匹配。
由于输入信号最高频率达到20MHz，则相应运放的增益带宽积应满足：
SR压摆率也应满足：
前级放大电路
2.中级放大电路设计
由于AD835混频之后的电压幅度值很小，故对混频之后的信号进行放大。在此电路采用MAXIM公司生产的MAX410低噪声精密运算放大器，MAX410在1KHz最大电压噪声：
单位增益带宽为28MHz，根据MAX410参数可知满足本设计要求。电路如图4.12，其中R15为100Ω，R16为1KΩ电位器。
中级放大电路
