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一分鐘了解直接數字式頻率綜合器 (DDS)


直接數字式頻率綜合器 DDSDirect Digital Synthesizer),實際上是一種分頻器:通過編程頻率控制字來分頻系統時鐘( SYSTEM CLOCK)以產生所需要的頻率。 


DDS有兩個突出的特點,一方面, DDS工作在數字域,一旦更新頻率控制字,輸出的頻率就相應改變,其跳頻速率高;另一方面,由于頻率控制字的寬度寬( 48bit 或者更高),頻率分辨率高。


工作原理:


  如圖1所示為DDS的內部結構圖,它主要分為3部分:

相位累加器

相位幅度轉換

數模轉換器(DAC




相位累加器原理


    一個正弦波,雖然它的幅度不是線性的, 但是它的相位卻是線性增加的。DDS 正是利用了這一特點來產生正弦信號。如圖 2,根據 DDS 的頻率控制字的位數 N,把 360° 平均分成了 2N 等份



    假設系統時鐘為 Fc,輸出頻率為 Fout。每次轉動一個角度 360°/2N, 則可以產生一個頻率為 Fc/2N 的正弦波的相位遞增量。那么只要選擇恰當的頻率控制字 M,使得 Fout / Fc= M / 2N,就可以得到所需要的輸出頻率 Fout

Fout = Fc*M / 2N


相位幅度轉換


    通過相位累加器,我們已經得到了合成 Fout 頻率所對應的相位信息,然后相位幅度轉換器把 0°~360°的相位轉換成相應相位的幅度值。比如當 DDS 選擇為 2V p-p 的輸出時, 45°對應的幅度值為 0.707V,這個數值以二進制的形式被送入 DAC。這個相位到幅度的轉換是通過查表完成的。


DAC 輸出


    代表幅度的二進制數字信號被送入 DAC 中,并轉換成為模擬信號輸出。注意 DAC 的位數并不影響輸出頻率的分辨率。輸出頻率的分辨率是由頻率控制字的位數決定的。






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