Микросхемы прямого цифрового синтеза. DDS генератор

Микросхемы прямого цифрового синтеза (DDS) позволяют реализовать высокую спектральную чистоту сигнала. DDS синтезаторы частот обладают мгновенной перестройкой частоты, а то, что все элементы синтезатора можно разместить на одной микросхеме, позволяет выполнить высокочастотный перестраиваемый генератор в минимальных размерах.

Для формирования синусоидального радиосигнала в цифровом виде можно воспользоваться постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) с записанными в него значениями функции синуса. При считывании из ПЗУ этих значений через равномерные промежутки времени, на выходе цифро-аналогового преобразователя можно наблюдать синусоидальный сигнал. Пример подобной формы сигнала приведен на рисунке 1.

Сигнал на выходе DDS
Рисунок 1. Таблица значений синуса, записанная в ПЗУ DDS

На рисунке 1 кружочками обозначены значения напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя. По оси абсцисс отложен номер отсчета цифрового сигнала, соответствующий адресу ячейки ПЗУ. Антиалиайсинговый фильтр позволяет сгладить дискретность сигнала на выходе цифро-аналогового преобразователя. В качестве подобного фильтра на выходе DDS обычно применяется полосовой фильтр.

Сигнал на входе преобразователя кода DDS
Рисунок 2. Числовые коды, подаваемые на адресные входы ПЗУ

На адресные входы ПЗУ при этом подаются числовые значения, пропорциональные фазе значения функции синуса. В простейшем случае на адресные входы ПЗУ с записанным периодом синуса можно подать цифровые коды с выхода двоичного счетчика, как это показано на рисунке 3.

Структурная схема простейшего DDS генератора прямого цифрового синтеза
Рисунок 3. Схема простейшего DDS генератора

В этом DDS генераторе можно получить достаточно чистое синусоидальное колебание на выходе, но перестройка по частоте будет затруднена. Частота выходного колебания будет определяться частотой тактового генератора, поэтому перестройка по частоте будет возможна, только если в качестве тактового генератора использовать синтезатор частот со всеми его преимуществами и недостатками. Основной недостаток синтезатора частот с фазовой автоподстройкой частоты является низкая скорость перестройки с одной частоты на другую.

В качестве альтернативного способа перестройки частоты DDS генератора можно считывать значения синусоидального сигнала из постоянного запоминающего устройства через одну или несколько ячеек. Если мы будем считывать значения синусоидального сигнала через одну ячейку памяти, то при той же частоте тактового генератора полностью период синусоидального сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя будет получен за время в два раза меньшее относительно первоначально рассмотренного случая. В результате частота формируемого синусоидального сигнала увеличится вдвое. Если мы будем выдавать на выход содержимое каждой третьей ячейки ПЗУ синусоидального сигнала, то для завершения периода этого сигнала нам потребуется втрое меньшее количество тактов, следовательно, частота выходного сигнала увеличится втрое.

Итак, в этом случае мы можем регулировать частоту выходного синусоидального сигнала, просто изменяя коэффициент счета входных импульсов. При этом номер отсчета синусоидального сигнала можно считать его фазой, а так как номер отсчета постоянно увеличивается, то устройство, осуществляющее это действие, можно назвать аккумулятором (накопителем) фазы. Его технологичнее выполнить на двоичном сумматоре и параллельном регистре, запоминающем результат суммирования. На один из входов сумматора подадим содержимое накапливающего регистра, а на другой вход будем подавать двоичный код, соответствующий шагу изменения фазы. Структурная схема фазового аккумулятора приведена на рисунке 4.

Структурная схема фазового аккумулятора
Рисунок 4. Схема фазового аккумулятора в составе DDS генератора

Дата последнего обновления файла 18.04.2018

Литература:

  1. Леонид Ридико "DDS: прямой цифровой синтез частоты" "Компоненты и технологии" № 7 2001
  2. Кронин Брэндан (Brendan Cronin) "Простое и эффективное формирование сигналов при помощи синтезаторов прямого цифрового синтеза частот" "Беспроводные технологии" № 1 2012
  3. Digital Synthesis "Analog Devices" URL:http://www.analog.com

Вместе со статьёй "Микросхемы прямого цифрового синтеза. DDS генератор" читают:

Кварцевые фильтры
http://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/quartz/

Пьезокерамические фильтры
http://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/piezo/

Керамические фильтры СВЧ
http://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/Ceramic/

Понятие ФНЧ-прототипа
http://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/Prototip/

Аппроксимация АЧХ фильтров
http://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/Approks/

Схемы пассивных фильтров
http://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/LC/

Схемы активных RC фильтров
http://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/RC/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

Рейтинг@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100