Trusted ESD系统在德士古气化炉中的应用

探索与观察《. ]高性能DDS芯片AD9854结构功能简介南京邮电大学李津生丁敏[摘要]本文介绍了ADI公司的高性能DDS芯片AD9854. AD9854是 一教CMOS工艺的300 MSPS正交完姜DDS芯片，在现代波形发生与合成、通信领城有着广泛的应用。本文介绍了DDS技术的基本原理及AD9854内部结构级功能。[关键词] DDS; AD9854; DDS核;反辛袼滤波器1.引言(即40)，fhcax为 系统时钟频率，N为相位在现代电子技术中，波形的产生与合成累加器长度。以及基于此的调制应用无处不在。在直接数从式(5)我们可以看出，当FTW取最小字式频率合成器(Direct Digital Synthe- 值1时， 输出频率最小，也即DDS器 件的分辨sizer, DDS) 技术出现前，- -般采用模拟方率为:法，如晶体管振荡器、锁相环等电路来实f. = (cux/2M(6圈1单位圆与正弦波现。模拟方法可以产生很高的频率，但是不输出最大频率由采样定理决定，为:够精确、不易自动控制。DDS技术的出现和max= fyax/2(7)片具有 优秀的无杂散动态范围(SFDR)，快速发展为这类应用提供了一种低成本、低3. AD9854的结构与功能100MHz (+1MHz) 输出下SFDR达到80dB.功耗、高分辨率的解决方案。本文介绍了AD9854是ADI公司的一款CMOS工艺根据奈奎斯特采样定理，在300MHzDDS技术的基本原理和ADI公司的高性能DDS 300MSPS 正交的完整DDS芯片。AD9854是一系统时钟下，AD9854理论上最高可以输出芯片系列中的AD9854的结构与功能。款高度集成的芯片，采用先进的DDS技术，150MHz的信号，在实际应用中，输出信号达2. DDS技术原理内部集成了300MHz的DDS核(ASVZ系列为到150MHlz时， 信号质量很差，幅度衰减非常DDS技术可以通过数字化的方法产生所300MHz, AST2系列为200MHtz)、高速高性能大，实际可用最高频率大概在130MHz左右。需信号的一种技术。双路正交DAC、反辛格滤波器、双路48位频AD9854的输出信号数字调谐频率可以达到每正弦信号的表达式为:率寄存器、双路14位相位寄存器、4 20倍时秒1亿次。a(t) = sin (wt)钟倍频器、调幅模块和3ps均方根抖动超高(2)双路正交DAC可以看出幅度的变化与时间并不成正速 比较器。DDS核内含48位相位累加器和正AD9854内部有两路DAC-- IDAC和比，但是角度的变化与幅度是成正比的，我弦表。 当用稳定精密的时钟源作为基准时，QDAC。两路DAC的满量程输出幅度由第56引们从单位圆可以解释，如图1所示。AD9854能产生频率和相位非常稳定、幅度编脚的电阻一- Ran中电流决定，最大不超过图中4p表达式为:程可调的正弦或余弦信号，可用作通信、雷.20mA，当设置满量程电流在20mA时可获得最Aφ = wOt达和其它许多应用中的捷变L0。佳SFDR性能。Rsm的电流由下式决定:正弦波的t时刻对应值即为单位圆半径AD9854采用3. 3V单电源供电，允许电源Rsgr = 39.93/lour(Q)(8)在纵轴上的投影，Ap随&是成线性变化的。误差为+5%，最大功耗4. 06W。由于整体功耗式中，lour为输 出满量程电流。在输出由式(2)可得:很大，器件内部控制寄存器设置了可以关断高频信号时，总谐波失真变得明显，双路田= Sqp/St = 2m(3) 比较器、 QDAC、数字部分、PLL、反辛格滤DAC的满量程电流更应合理设置以获得最佳在实际器件中，st=1/wc.x, 代入上式波器等模块的关断位， 用户可以将未使用的SFDR.两路DAC都可以由程序设定是否经过则有:模块关闭，需要时再打开，减小芯片功耗和反辛格滤波器。four = 0p x fwax/2n(4) 发热。 AD9854的控制接口采用节省I/0口的2IDAC内部固定于正弦表连接，QDAC可配DDS器件中的相位累加器西欧那个0-2w线 或3线SPI协议串行接口和100MHz高速并行置为与内部余弦表连接或独立出来，作为一循环计数，设相位累加器为N位，则2π=2"接口。 AD9854片 上重要模块介绍如下:个单独的高速电流DAC使用，此时QDAC的输，代入式(4) 我们即可得到最终DDS输出频率出幅度由用户写入的12位二进制补码决定。为AD9854中的新型高速DDS核提供了48位当QDAC不用时可以关断以降低功耗。four = FTwx 5wcux/2*(5) 频率分辨率， 在系统时钟300MHz的情况下(3)反辛格滤波器(反sinc滤波器)。式中，four 为输出频率，FTW为频率字仍能够精确到1uHz,保持17位即可确保该芯DDS是靠高速DAC将模拟正弦信号量化不影响。操作站及工程师站硬件上通过两台的对 象链接与嵌入)服务器允许OPC客户端通有的被缓存的事件信息，它将轮询新的事件交换机和两个通信模块实现和控制器之间的过以太网通信 与- -个Trusted系统连接并且信息。所有新的事件信息将被添加到显示画通信，通讯也是完全冗余，安全可靠。访问过程数据。面中。气化炉的仪表公共测量点通过P+F安全另外，这套系统可以通过顺序事件记录三、运行结果栅将现场来的信号一分为三在每台炉子ESD和过程历 史软件包来收SOE数据。其中顺序通过仪表计算机班人员内部的反复调监控画面给予显示，重要测量点通过电缆将事 件记录收集(SOE) 程序产生所有离散变试，完全实现了所有气化炉的所有安全联锁信号引至DCS通道，在DCS上显示，供工艺人量的时间标日志(例如系统内故障，输出阀要求。其中C#气化炉最先改造，目前已经运员监控。通过硬件接线实现ESD与DCS的通门动作 等)对阀门动作时间要求很高的锁斗行一年时间有余，系统运行稳定，A#气化炉讯，安系统来说，SOE可 以收集到每个阀门动作的改造后也已运行半年时间，均未出现任何系下位程序功能由IEC1131 TOOLSET软件时间，提供了很大的方便。而过程历史程序统故障而导致的停车问题，实现了气化炉的实现，完成渣水锁斗顺控、气化炉开停车步(PH) 提供记录模拟变量的功能，可以滚动长周期安全稳定运行。骤、气化炉联锁逻辑、旁路及假信号操作等记录并 且保持最大4000个记录。当开始收集参考文献实际联锁功能，上位监控画面的编辑及监控SOE数据时， 任何当前被缓存在Trusted TMR()北京麦克书尔信惠控制系统有限公司TusedTMR培训均完全由Intouch软件实现。上下位之间通通信接口模块中的事件信息可以被收集并添过0PC服务器实现通信，OPC (面向过程控制加到SOE 显示画面中。一旦SOE收集器得到所 ZICSTHla亚 大公司中国代表处Trwcd系统中文手册./2012.07/电子世界-11-