直接数字频率合成系统以快速的频率、相位、幅度切换,优异的频率分辨率,低相位噪声,以及频率切换相位连续著称。DDS在大量数字电子系统中扮演重要角色,如数字通信系统,电子战和雷达系统,测试测量设备,以及医疗设备。近几年,随着工艺尺寸不断缩小,芯片集成度不断提高,DDS系统的低延迟、超高速、低功耗成为研究的重点。论文依托“14位2.5GHz DDS及IP核技术研究”项目,分析了DDS原理、架构、误差来源。DDS通过频率字累加得到相位,直接将相位信息转换成正弦信号对应的幅度值,该过程为非线性映射,通常采用数字方式实现,幅度信号最后经过D/A转换及滤波平滑后输出所需频率信号。DDS系统由相位累加器、相幅转换器、数模转换器构成,其主要误差包括相位截短误差、幅度量化误差、DAC非理想性、相幅转换误差。本文重点讨论相幅转化器的算法和实现问题。通过分析对比五种相幅转换实现方法,选择易于采用CMOS工艺实现高精度的CORDIC算法。然而采用传统CORDIC算法实现相幅转换器,存在每次迭代旋转前需要判定旋转方向和迭代次数多的缺点。为解决这两个问题,利用三角函数近似处理,不能使用近似的前几级采用小的查找表实现,能够使用近似处理的旋转级进行合并,减小旋转次数,得到改进型CORDIC算法。该方法排除了每次旋转迭代前的方向判断,并将旋转迭代次数降为原来的三分之一。在0.18um COMS工艺上,基于改进型CORDIC算法,完成14位2.5GHz的DDS芯片的设计、验证、实现,并解决了高速数模接口数据时序问题,最终流片、封装、测试。该DDS芯片的频率切换时间仅3.2ns、频率控制字32位、相位控制字16位、幅度控制字14位,同时还可实现频率、相位、幅度连续扫描功能。测试结果表明,DDS芯片工作速度可达2.5GHz,频率、相位、幅度控制功能均正常,宽带动态无杂散范围在低频下达56dB,高频(80%乃奎斯特率)下有41dB。