【導(dǎo)讀】Aren’tthereother. andaccuracy.30milliwatts.wave?(oftenasinelook-uptable),andaDAC.

　　

【正文】 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 圖 1 AD9833波形發(fā)生器 DDS 有什么主要好處 ？ 對(duì) DDS 的 AD9833器件進(jìn)行編程，如通過(guò)一個(gè)高速串行外設(shè)接口（ SPI），而且只需要一個(gè)外部時(shí)鐘來(lái)生成簡(jiǎn)單的正弦波。 DDS 器件現(xiàn)已可以產(chǎn)生從 1到400MHz的頻率，（時(shí)鐘基于 103MHz兆赫）。電源效益低，成本低，包裝 單小 ，加上其固有的優(yōu)良性能，并能夠以數(shù)字形式（和重新編程）輸出波形使 DDS 器件是極具吸引力的解決方案，相比不太靈活的 包括分子聚合離散 在內(nèi)的 解決方案 。 DDS 的設(shè)備可以產(chǎn)出什么樣的輸出 ？ DDS 器件不僅限于純粹 的 正弦波輸出。圖 2顯示了方波 、 三角波和正弦 波輸出。 圖 2 DDS輸出的矩形波 三角波 正弦 波 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 DDS 的設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)正弦波 ？ 這里有一個(gè) DDS 的內(nèi)部電路：其主要成分是相位累加器，振幅轉(zhuǎn)換（通常是正弦查找）和一個(gè) DAC。這些 模 塊的代表 圖如 圖 3。 圖 3 組件的直接數(shù)字合成器 DDS 產(chǎn)生一個(gè)特定頻率的正弦波。它的頻率取決于兩個(gè)變量，參考時(shí)鐘頻率和（控制字）數(shù)字編程的頻率。 二進(jìn)制數(shù)的頻率主要輸入到相位累加器。 在 使用正弦查找表時(shí)， 用 相位累加器計(jì)算一個(gè)階段（角）的地址查找表，輸出幅度的數(shù)字值對(duì)應(yīng)相位角的正弦。反過(guò)來(lái)， DAC把這個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換為相應(yīng)值的模擬電壓或電流。要生成一個(gè)固定頻率的正弦波，恒定值（相位增量，這是由二進(jìn)制數(shù)決定）被添加到時(shí)鐘周期的相位累加器。如果相位增量大，相位累加器會(huì)迅速通過(guò)正弦查找表，從而產(chǎn)生高頻率的正弦波。如果相位增量小，相位累加器將采取更多的步驟，因 而 產(chǎn)生較慢的波形。 DDS 是什么意思 ？ D/A轉(zhuǎn)換器和一個(gè) DDS的單一芯片的整合通常被稱為一個(gè)完整 的 DDS的解決方案 ， ADI公司的普通性質(zhì) DDS。 。它是如何工作的 ？ 連續(xù)時(shí)間正弦信號(hào)的角度范圍內(nèi)有一個(gè)重復(fù)的階段 0 至 2 。數(shù)字的實(shí)施西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 沒(méi)有什么不同，該計(jì)數(shù)器可以 把 相位累加器作為 DDS 的功能 來(lái) 執(zhí)行。 為了理解這一點(diǎn)的基本功能， 將 可視化的正弦波振蕩 作為一個(gè)階段 輪 圍繞旋轉(zhuǎn)圓向量（見(jiàn)圖 4）。 圖 4 數(shù)字相位輪 每個(gè)階段輪指向?qū)?yīng)的等效點(diǎn) 1 波周期的正弦。由于矢量旋轉(zhuǎn)的輪子，形象化的角度的正弦值產(chǎn)生相應(yīng)的正弦波。一個(gè)車(chē)輪周?chē)南嗨俣认蛄?，為一個(gè)常數(shù)，正弦波輸出結(jié)果為一個(gè)完整周期。 相位累加器提供等距相角值隨車(chē)輪周?chē)南蛄烤€性旋轉(zhuǎn)。相位累加器對(duì)應(yīng)于點(diǎn)的波周期輸出的正弦。 相位累加器實(shí)際上是一個(gè)模 M的計(jì)數(shù)器，每次收到一個(gè)時(shí)鐘脈沖其存儲(chǔ)的數(shù)量遞增。遞增幅度取決于輸入字（米）。這個(gè) 字 形成相位步長(zhǎng)之間的參考，它有效地設(shè)置跳過(guò)多少分左右相輪。規(guī)模 越 大的跳躍，相位累加器以越快的速度溢出，且其周期相當(dāng)于一個(gè)正弦波。該輪在 數(shù)字 離散相點(diǎn)中，取決于分辨率的相位累加 器（ n），這決定了 DDS 的調(diào)諧。對(duì)于一個(gè) n = 28位相位累加器， 1 ... 0001 M值的 0000會(huì)導(dǎo)致相位累加器溢出后 228參考時(shí)鐘周期（增量）。如果 M值更改為 0111 ... 1111，相位累加器溢出后，將只有 2參考時(shí)鐘周期（ 取決于 奈奎斯特 最低 要求）。這種關(guān)系是發(fā)生在基本調(diào)整方程 DDS 的結(jié)構(gòu)為 ： n Cout fMf 2?? 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 其中： FOUT是 DDS 的輸出頻率 M是頻率控制字的二進(jìn)制 fC是內(nèi)部參考時(shí)鐘頻率（系統(tǒng)時(shí)鐘） n是 每組長(zhǎng)度的相位累加器位， M的值發(fā)生變化導(dǎo)致輸出頻率的變化。 無(wú)回路的建立時(shí)間發(fā)生在一個(gè)循環(huán)鎖相內(nèi) 。由于輸出頻率的增加，減少樣本周期數(shù)。 由于抽樣理論決定了至少兩個(gè)周期，每樣都需要重建的輸出波形，基本的 DDS輸出頻率是 fC/2。 然而，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中，輸出頻率是有限的，在一定程度改善波形質(zhì)量的重建，并允許 濾波 輸出。當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)恒定的頻率，相位輸出線性增加，因此模擬波形生成本身就是一個(gè)斜坡。 ，線性輸出波形怎樣轉(zhuǎn)化為正弦波 ？ A相方法 振幅查找表用于轉(zhuǎn)換相位累加器的瞬時(shí)輸出值（ 28比特 AD9833）將正弦波振幅信息，提交（ 10位）到 D/A轉(zhuǎn)換器。 DDS 的結(jié)構(gòu)充分 利用了正弦波對(duì)稱的性質(zhì)和利用的一個(gè)映射邏輯合成一個(gè)完整周期的正弦波。該相位對(duì)振幅查找表其余數(shù)據(jù)通過(guò)閱讀然后再向前 ， 這形象地顯示在圖 5。 圖 5 流過(guò) DDS的信號(hào) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 DDS 的常用用途 ？ 應(yīng)用程序當(dāng)前正在使用基于 DDS 產(chǎn)生的基本波形，分為兩個(gè)主要類(lèi)別：根據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，性能優(yōu)良的頻率源的相位噪聲低，往往選擇其組合的DDS 光譜性能和頻率調(diào)諧分辨率。這些應(yīng)用包括使用 DDS調(diào)制，作為一個(gè) PLL參考頻率，以提高整體可調(diào)，作為本地振蕩器，甚至直接射頻傳輸。 另外，許多工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 DDS 的波形發(fā)生 器作為一個(gè)可編程的器件。因?yàn)?DDS 是數(shù)字可編程，相位和波形頻率可以很容易地調(diào)整，而無(wú)需改變外部元件，通常需要改變時(shí)，使用傳統(tǒng)的模擬編程即可。 DDS 調(diào)整簡(jiǎn)單，找到共振的頻率或補(bǔ)償溫度漂移。這樣應(yīng)用包括使用頻率源 DDS 在一個(gè)可調(diào)節(jié)測(cè)量阻抗的阻抗傳感器（例如在 1），產(chǎn)生的脈沖波調(diào)制信號(hào)電纜用于微型驅(qū)動(dòng)，或在局域網(wǎng)檢查電話衰減。 你認(rèn)為對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)者， DDS 的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn) 是什么 ？ 今天的成本競(jìng)爭(zhēng)力，高性能，功能集成 DDS IC是越來(lái)越常見(jiàn)的兩種通信系統(tǒng)和傳感器應(yīng)用。他們的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)工程師的吸引力，包括： ?數(shù)字控制微赫茲的頻率調(diào)整和相位調(diào)諧能力，跳躍速度非常快 ； ?在調(diào)整輸出頻率（或階段）連續(xù)頻率無(wú)過(guò)沖或模擬相關(guān)的循環(huán)時(shí)間異常 ； ?DDS的數(shù)字架構(gòu)消除了需要解決的手動(dòng)調(diào)諧合成器和調(diào)整相關(guān)的模擬元件老化和溫度漂移 ； ?DDS的數(shù)字控制接口的架構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)高分辨率環(huán)境下，系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和優(yōu)化控制處理器。 DDS 系統(tǒng)的主要性能規(guī)格 ？ 相位噪聲，抖動(dòng)，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（ SFDR）。相位噪聲（ dB/Hz的）的頻率不穩(wěn)定 ,振蕩器短。它是衡量作為單邊帶從頻率變化造成的噪音低于在使用振蕩器的 （ 工作頻率 為 1Hz） 的帶寬在兩個(gè)或多個(gè)頻率位移振蕩器工作頻率振幅分貝。這種 具有特殊性能的 測(cè)量方法應(yīng)用在模擬通信。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 器件具有良好的相位噪音 ？ 對(duì)采樣系統(tǒng) 的 噪聲 ，取決于很多因素。參考時(shí)鐘抖動(dòng)可以被看作是對(duì)基本信號(hào)的相位噪聲 在 DDS 的制度，相位截?cái)嗫梢?根據(jù)碼字選擇 引入到系統(tǒng)中的一個(gè)錯(cuò)誤級(jí)別。對(duì)于一個(gè)完全可以由一個(gè)二進(jìn)制編碼表示的比例，也沒(méi)有截?cái)嗾`差。對(duì)于需要更多 超過(guò)可用 的位數(shù)，由此產(chǎn)生的相位噪聲截?cái)嗾`差結(jié)果 如 光譜圖。他們的大小和分布取決于選擇的代碼字。該 DAC還有助于在系統(tǒng)中的噪音。DAC的量化或線性誤差會(huì)造成 噪音及諧波。圖 9顯示了相位噪聲 DDS在這種情況下一個(gè)典型情節(jié)，設(shè)備的 AD9834。 圖 9 典型的 AD9834輸出相位噪聲圖 輸出頻率為 2兆赫 ,時(shí)鐘是 50M赫茲。 DDS 器件 ？ 所有 DDS 器件具有一個(gè)評(píng) 價(jià) 板 可供購(gòu)買(mǎi)。由專用軟件攜帶，用戶可以測(cè) 試/評(píng)估。每一個(gè)技術(shù)說(shuō)明附評(píng)估電路板原理圖包含的信息，并顯示最佳推薦電路板設(shè)計(jì)和布局的做法。