文档介绍：直升机发动机超转信号发生器的设计
关键词:直升机,信号发生器,超转,DDS
1  引言
直升机在飞行过程中出现某些极限情况会给直升机带来很大的风险,因此需要在地面上对直升机发动机超转等参数进行测试,检查直升机发动机工作的状况,提前排除发动机故障。因此需要研制一个的直升机地面模拟参数测试系统,它能在地面模拟直升机在飞行中可能遇到的情况,获得飞机的响应,并以此为依据制定飞行员应急预案,提高飞行的可靠性。其中一项是发动机转速倍频器,是针对一架2C发动机进行超转模拟试验,在某段转速频率内模拟一个突发两倍频率的发动机转速,机上电子系统对输入的倍频后的发动机转动频率进行数据采集,检查直升机对超转的反应[1]。
用FPGA控制专用DDS芯片产生倍频信号产生的方法在此是一种比较好的方式。在通过测频装置把从前端传感器得到的频率信号转换为相应的数字量后,通过FPGA控制DDS产生倍频信号,经过信号放大和隔离功率放大,使得电气隔离。本文叙述原理和实现方法。
2  DDS的基本原理
DDS工作的基本原理是将2π弧度做N位量化,以系统时钟为参考频率对信号相位进行采样。N位频率控制字在每个时钟周期内与相位累加器中的相位进行一次累加,将累加结果作为地址去寻址相位查询表,将相位信息转化为相应的数字量化幅度字。查询表输出的量化波形序列经过数模转换器(DAC)变为阶梯模拟信号,最后通过低通滤波器平滑后得到一个频谱很纯的信号波形[2]。
本信号发生器中DDS芯片选择的是AD9833。它是ADI公司生产的一款低功耗、可编程波形发生器,能够产生正弦波、三角波和方波输出。。输出频率和相位都可通过软件控制,易于调节。频率寄存器是28位,当主频时钟25MHz时,;主频时钟为1MHz时, Hz。AD9833的内部电路主要有数控振荡器(NCO)、频率和相位调节器、Sine ROM、数模转换器(DAC)、电压调整器。AD9833的核心是28位的相位累加器,它由加法器和相位寄存器组成,每来1个时钟,相位寄存器增加一个步长,相位寄存器的输出与相位控制字相加后输入到正弦查询表地址中。正弦查询表包含1个周期正弦波的数字幅度信息,每个地址对应正弦波中0°-360°范围内的1个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号,去控制DAC输出模拟量,相位寄存器每经过228/M个MCLK时钟后回到初始状态,相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置,这样就输出了一个正弦波。输出正弦波频率为:其中M为频率控制字,由外部编程给定,其范围为
AD9833有3根串行接口线,与SPI接口标准兼容,在串口时钟SCLK的作用下,数据以16位的方式串行输入到AD9833中,FSYNC引脚为使能引脚,电平触发方式,低电平有效。进行串行数据传输时,FSYNC引脚必须置低,要满足从 FSYNC有效到SCLK下降沿的建立时间的最小值。FSYNC被置低后,在16个SCLK的下降沿数据被送到AD9833的输入移位寄存器,在第16个SCLK的下降沿FSYNC可以被置高,但要满足在SCLK下降沿到FSYNC上升沿的数据保持时间的最小和最大值。写数据时SCLK时钟为下降沿,在FSYNC刚开始变为低时, SCLK