1引言

　　近年来, 随着压电材料、电力电子技术的飞速发展,超声在工业、农业、生物、医药卫生、环境保护等国民经济的各个部门以及国防工业中已得到广泛的应用。超声技术的两大核心要素包括换能器和超声电源。目前，超声技术向高频率、高稳定性发展，因此对超声电源的性能提出了更高的要求。在超声系统工作过程中,由于变幅杆系统刚度、载荷、工作面积等因素的变化,导致换能器系统固有频率发生漂移,要求超声电源具有精确的频率自动跟踪功能,以满足换能器稳定的超声输出。此外，目前对换能器多种工作频率的需求日愈增加，急需具有多种频率选择的超声电源与之配对。本文采用DDS与AVR，研制了一种新型超声波电源,能够提供500kHz、功率为3.2瓦范围内的电信号输出，且具备工作频率下的跟踪功能。实验表明，开发的电源能够精确和稳定工作。

　　2系统构成

　　系统构成包括硬件电路与上位机软件系统。硬件电路包括：AVR、DDS、频率跟踪及功放等模块。采用AVR单片机Atmega64作为控制器 , 以DDS芯片AD9852作为频率发生源，应用带过流过压保护的线性放大器作为功放，并通过 RS232串口或并口与 PC连接，实现上位机控制。键盘和液晶显示作为简易的用户人机接口，键盘模块实现功能选择、参数设置等功能，液晶模块主要用来显示菜单和功能设置。采用 Visual Basic计算机语言开发上位机系统，上位机系统包括：频率设置、功率调节、曲线显示等部分。上位机和键盘设置的参数和控制命令，经单片机处理后，分解成频率控制信号、幅值控制信号、时间控制信号以及显示控制信号，其中频率控制信号、幅值控制信号由单片机控制AD9852模块输出对应频率及幅值的波形，时间控制信号用于控制波形发生的时间点以及波形发生的时间长短，以便实现变功率驱动，显示控制信号实现电源的状态显示。

　　2.1波形发生模块

　　AD9852芯片是波形发生模块的核心。该芯片是美国 AD公司推出的高性能 DDS芯片, 其内部包含高速、高性能D/A转换器及高速比较器, 外接精密时钟源，可输出频率和相位都可编程控制且稳定性良好的模拟正弦波。该芯片内部主要由 DDS内核、2个48位的频率寄存器、 2个14位的相位寄存器、各工作模式配置寄存器、 2路12位的高速 DAC、模拟比较器、I/O接口等电路组成[6]。

　　AD9852构成的正弦信号发生电路需要提供接口电路与高精度外部时钟。本超声电源使用60MHz有源晶振为 AD9852提供一个高精度、低抖动的外部时钟。对于计数容量为 2n的相位累加器，以及 M个相位取样点的正弦波波形存储器，若频率控制字为 K，输出信号频率为 Fo，参考时钟频率为F，则信号频率为：　

　　在60MHz时钟下，输出频率分辨率高达 2 ×10 -7 Hz。AD9852内含12位幅值控制模块，可达到12精度的调幅输出。通过高速 SPI接口，对 AD9852写入不同的控制字，可实现实时与精确地控制输出波型的频率和幅值。