Systém DSP potrebuje generovanie sínusového tvaru vlny alebo iného periodického tvaru vlny. Jedna metóda používaná na generovanie týchto priebehov zahŕňa hlavne „NCO (numericky riadené oscilátory), kde sa digitálny akumulátor používa na vytvorenie adresy do sínusovej LUT (vyhľadávacej tabuľky). Systém je veľmi bežný v softvéri aj hardvéri. Umožňuje teda okamžité zmeny v rámci okamžitej frekvencie/fázy generovaného tvaru vlny pri zachovaní konštantnej fázy na výstupe. Akonáhle je začlenený s a DAC na generovanie analógového o/p priebehu, potom je systém známy ako DDS alebo Direct Digital Synthesizer. Tento článok teda pojednáva o prehľade a numericky riadený oscilátor alebo poddôstojník – práca s aplikáciami.
Čo je to numericky riadený oscilátor?
Číslicovo riadený oscilátor je generátor digitálneho signálu, ktorý generuje synchrónny, diskrétny a diskrétny tvar vlny, ktorý je vo všeobecnosti sínusový, kde je frekvencia alebo fáza signálu riadená v návrhu. Tieto oscilátory sú často kombinované s DAC (digitálno-analógový prevodník) na výstupe, aby vytvorili priamy DDS alebo digitálny syntetizátor. NCO poskytujú mnoho výhod oproti iným druhom oscilátorov, pokiaľ ide o presnosť, obratnosť, spoľahlivosť a stabilitu. Takže zosilňovače zvuku triedy D, generátory tónov, ovládanie osvetlenia, fluorescenčné predradníky a obvody na ladenie rádia profitujú z poddôstojníkov. Číslicovo riadený oscilátor sa používa v rôznych komunikačných systémoch, ako sú radarové systémy, digitálne PLL, rádiové systémy, viacúrovňové ovládače PSK/ FSK modulátory alebo demodulátory a mnohé ďalšie.
Vlastnosti
Vlastnosti numericky riadených oscilátorov zahŕňajú nasledujúce.
Výstupná frekvencia
Výstupná frekvencia generovaná NCO je vysoká, čo závisí hlavne od č. bitov Napríklad; 20-bitová veľkosť generuje až 32 MHz, avšak 16-bitová veľkosť môže generovať iba 500 kHz.
Flexibilný výstup
Výstup NCO môže byť nastavený na stabilný pracovný cyklus, inak na pulzne frekvenčný tvar.
Pracuje v režime spánku s nízkou spotrebou
Číslicovo riadený oscilátor môže bežať v režime spánku a je nezávislý od CPU.
Niekoľko zdrojov hodín
Číslicovo riadený oscilátor môže používať č. interných aj externých zdrojov hodín.
N-bitové funkcie časovača/počítadla
Číslicovo riadený oscilátor môže byť tiež použitý ako univerzálny 20-bitový časovač/počítadlo v rámci nového pracovného režimu.
Architektúra oscilátora poddôstojníka
Číslicovo riadená architektúra oscilátora je zobrazená nižšie. Táto architektúra obsahuje dve hlavné časti PA (fázový akumulátor) a PAC (prevodník fázy na amplitúdu).
Fázový akumulátor pri každej vzorke CLK pridáva hodnotu riadenia frekvencie k hodnote udržiavanej na jeho výstupe. Prevodník fázy na amplitúdu poskytuje zodpovedajúcu vzorku amplitúdy s výstupným slovom fázového akumulátora ako index do tabuľky vyhľadávania signálov. Niekedy sa interpolácia používa v kombinácii s LUT na zvýšenie presnosti, ako aj na zníženie chybového šumu fázy. V numericky riadenom softvéri oscilátora možno na prevod fázy na amplitúdu použiť matematické postupy, ako napríklad výkonové rady.
Po taktovaní PA alebo fázový akumulátor jednoducho vytvorí pílovitý signál modulo 2^N a potom sa zmení cez PAC (prevodník fázy na amplitúdu) na vzorkovanú sínusoidu. Tu je „N“ nie. prenášaných bitov vo fázovom akumulátore.
Počet prenášaných bitov ako „N“ nastavuje frekvenčné rozlíšenie oscilátora a je zvyčajne oveľa vyššie v porovnaní s číslom. bitov popisujúcich pamäťový priestor vyhľadávacej tabuľky PAC.
Ak je kapacita prevodníka fázy na amplitúdu 2^M, potom by sa výstupné slovo fázového akumulátora malo znížiť na M-bitov, ako je znázornené na obrázku vyššie. Tieto bity sa však používajú na interpoláciu. Redukcia fázového výstupného slova nemení presnosť frekvencie, ale generuje časovo premennú periodickú fázovú chybu, ktorá je hlavným zdrojom falošných produktov.
Presnosť frekvencie vo vzťahu k frekvencii CLK je obmedzená iba presnosťou matematiky použitej na výpočet fázy. Pretože numericky riadené oscilátory sú zamerané na fázu a frekvenciu a môžu byť mierne upravené tak, aby generovali frekvenčne modulovaný alebo fázovo modulovaný výstup súčtom vo vhodnom uzle, inak poskytujú kvadratúrne výstupy.
Ako funguje numericky riadený oscilátor?
NCO modul využíva pretečenie akumulátora na generovanie výstupného signálu. Pretečenie akumulátora je teda riadené upraviteľnou hodnotou prírastku namiesto jediného signálu CLK. To ponúka výhodu oproti jednoduchému počítadlu riadenému časovačom v tom, že stupeň delenia sa nemení obmedzenou hodnotou deliča pre preddeličku alebo postscaler. Číslicovo riadený oscilátor je veľmi užitočný v aplikáciách, kde je potrebná presnosť frekvencie a vynikajúce rozlíšenie pri pevnom pracovnom cykle.
Číslicovo riadený oscilátor jednoducho funguje tak, že do akumulátora často pridáva pevnú hodnotu. Takže k prídavkom dôjde pri vstupnej sadzbe CLK. Niekedy akumulátor pretečie cez prenos, ktorý je výstupom surového poddôstojníka. Toto efektívne znižuje vstupné CLK prostredníctvom pomeru obsiahnutej hodnoty k najvyššej hodnote akumulátora.
Ďalej je možné výstup NCO upraviť jednoduchým natiahnutím impulzu. Potom je upravený výstup NCO interne distribuovaný do iných periférií a voliteľne výstup na vstupno/výstupný kolík. Pretečenie akumulátora môže tiež spôsobiť prerušenie.
Obdobie NCO sa mení v samostatných krokoch, aby sa vytvorila priemerná frekvencia. Takže tento výstup závisí hlavne od kapacity prijímacieho okruhu spriemerovať výstup NCO, aby sa znížila neistota.
Pretečenie modulu NCO závisí hlavne od nasledujúceho vzorca
Miera pretečenia akumulátora = hodnota pretečenia akumulátora/vstupu Frekvencia CLK + prírastková hodnota.
Čo je to fázový akumulátor?
Je to modulo-N počítadlo, ktoré obsahuje 2^N digitálnych podmienok, ktoré sa zvyšujú pre každý vstupný hodinový signál systému. Veľkosť prírastku závisí hlavne od hodnoty ladiaceho slova a M sa aplikuje na sčítací stupeň akumulátora. Ladiace slovo jednoducho opravuje prírastky počítadla vo veľkosti kroku.
Výhody oscilátora poddôstojníkov
Medzi výhody numericky riadeného oscilátora patria nasledujúce.
- Číslicovo riadený oscilátor ponúka mnoho výhod v porovnaní s inými typmi oscilátorov, pokiaľ ide o stabilitu, presnosť a spoľahlivosť.
- Tieto oscilátory majú flexibilnú architektúru, takže ľahko umožňujú programovateľnosť, ako je frekvencia alebo fáza za chodu.
- Numericky riadené oscilátory ponúkajú oproti iným niekoľko výhod typy oscilátorov z hľadiska obratnosti, presnosti, stability a spoľahlivosti.
- Výhody NCO umožňujú dizajnérom navrhovať dosky rýchlejšie, znižovať spotrebu energie, šetriť priestor na palube a znižovať náklady.
Použitie oscilátora poddôstojníkov
Aplikácie numericky riadených oscilátorov zahŕňajú nasledujúce.
- Číslicovo riadený oscilátor je použiteľný tam, kde sa vyžaduje vysokofrekvenčná presnosť, lineárne riadenie frekvencie a vynikajúce rozlíšenie pri pevnom pracovnom cykle, ako je riadenie predradníka a osvetlenia, rezonančné napájacie zdroje a tónové generátory.
- NCO sú normálne digitálne obvody, ktoré sa používajú v širokej škále aplikácií časovania, ako je konverzia rýchlosti, frekvenčná syntéza a generovanie CLK.
- NCO sa používa hlavne na generovanie hlavných signálov na čipe, ako sú sínusové, kosínusové, LFM alebo lineárne frekvenčne modulované, gaussovské v SoC.
- Modul NCO je časovač, ktorý generuje výstupný signál pomocou pretečenia akumulátora.
- Tieto sú veľmi dôležité v aplikáciách rádiových ladiacich obvodov, riadenia osvetlenia, fluorescenčných predradníkov, tónových generátorov a audio zosilňovačov triedy D.
- Tieto sa často používajú v kombinácii s DAC na výstupe na návrh DDS (priamy digitálny syntetizátor).
- Ide o digitálny frekvenčný generátor, ktorý sa používa na čistenie zašumeného i/p signálu oscilátora.
Jedná sa o lineárny frekvenčný programovateľný generátor, ktorý sa používa na vytváranie frekvencií až 32 MHz.
Ide teda o všetko prehľad normálne riadeného oscilátora ktorý funguje jednoduchým zahrnutím prírastku do vnútorného akumulátora na rastúcej hrane každého vstupného hodinového signálu. Výstupná frekvencia NCO je teda úmerná hodnote č. cyklov, ktoré dostane na pretečenie akumulátora. Tu je otázka pre vás, čo je oscilátor?
