文档介绍：毕业设计(论文)外文翻译及原文翻译
本科毕业设计论文外文翻译译文
学生姓名王惠
院系电子工程学院仪器系
专业班级测控0701
指导教师刘选朝
完成日期 20 11 年 3 月 7 日
咨询应用工程师- 33关于直接数字频率合成器的问题
作者 Eva Murphy []
Colm Slattery []
什么是直接数字频率合成器
直接数字频率合成器DDS是一种产生模拟波形通常是正弦波的仪器这种仪器是生成一个数字形式的时变信号然后执行数字到模拟的转换因为用一个DDS设备操作主要是数字形式所以它可以提供输出频率之间的快速转换较高的频率分辨率并且可以在一个宽频带上进行操作随着设计和工艺技术的进步现在的DDS器件都非常小巧在低功率下也可以工作
为什么我们要使用直接数字频率合成器DDS难道就没有其他产生频率的简单方法吗
能够准确地产生和控制各种频率和轮廓的波形的能力已成为一个通用于多个行业重要要求在通信系统中能否利用良好的杂散性提供低相位噪声可变频率的活跃来源或仅产生用于工业或生物医学测试设备的应用的频率刺激便利简洁和低成本是重要的设计考虑因素频率产生的多种可能性对设计师来说是开放的从锁相回路PLL极高频率合成的基础技术到以数模转换器DAC的动态编制程序输出来产生低频任意波形但是DDS技术迅速在解决频率或波形产生的通信和工业应用要求上得到接受因为单芯片集成电路器件可以简单的产生可编程模拟输出波形具有较高的分辨率和精度此外在这两种工艺技术和设计的不断改进也使得成本和功耗较从前降低了许多例如AD9833基于DDS的可编程波形发生器图1在55 V的电压下工作工作具有25 MHz的时钟消耗的最大功率为30毫瓦
图1单片波形发生器
使用直接数字频率合成器DDS的主要优点有哪些
像AD9833 之类的DDS器件都可通过一个高速串行外设接口SPI进行编程并且只需要一个外部时钟来生成简单的正弦波 DDS器件现已能产生频率从不到1赫兹到高达400兆赫以1GHz的时钟为准其低功耗低成本单一小包装固有的优良性能和能对输出波形的进行数字编程和重新计划的能力相结合的特点使DDS器件成为非常吸引人的解决方案比包括离散元素的聚合的不太灵活的解决方案更好
哪种输出才能生成一个典型的DDS的设备
DDS器件不仅限于单纯的正弦波输出图2显示了由AD9833产生的方三角和正弦输出
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图2DDS的方波三角波正弦波输出
DDS的设备如何产生正弦波
下面是一个DDS器件的内部电路故障其主要组成是相位累加器相幅转换方法通常是通过正弦查找表和一个数模转换器这些区块入图3所示
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图3直接数字频率合成器组成框图
直接数字频率合成器产生一个给定频率的正弦波频率取决于两个变量参考时钟频率和编入频率寄存器的二进制数控制字
频率寄存器中的二进制数提供了相位累加器的主要输入在使用正弦查找表时相位累加器为查找表计算相位角的地址它输出相角的正弦相应的幅度数字值至数字模拟转换器反过来数字模拟转换器将这个数字转换为模拟电压或电流的相应值要生成一个固定频率的正弦波需要给每个时钟周期的相位累加器一个定值相位增量决定于二进制数如果相位增量很大相位累加器会加速正弦查找表过程从而产生一个高频率的正弦波如果相位增量很小相位累加器将进行更多的步骤因此产生波形较慢
一个完整的数字模拟转换器是什么意思
将D A转换器和DDS集成到一个芯片上称为一个完整的DDS解决方案对所有 DDS器件均通用
让我们进一步谈一谈相位累加器它是如何工作的
连续时间正弦信号具有0至2重复的固定相值范围数字实现过程相同计数器携带的功能允许相位累加器在DDS过程作为一个相轮
要理解这个基本功能我们将正弦波振荡设想为一个绕圆圈旋转的矢量见图4相轮上的指定点对应正弦波的等效点由于矢量左右相轮转动设想该角的正弦值产生相应的输出正弦波矢量以恒定的速度围绕相轮的一个循环形成一个输出正弦波的完整周期相位累加器提供随相轮线性转动向量的等距相位角值相位累加器的内容对应于输出正弦波循环的主要点
图4数字相轮
相位累加器实际上是一个模- M的计数器存储数量增加一次接收一次时钟脉冲递增量级是由二进制输入编码字决定M这个字在参考时钟更新之间形成相位步长有效地设置需要跳过的相轮点的数量阶跃越大相位累加器溢出越快并能完成与之等效的一个正弦波周期
相轮上的离散点的数量是由相位累加器N的分辨率决定这也就决定了直接数字频率合成器的调谐分辨率对于n 28位M值为0000 0001的相位累加器将使228个参考时钟周期增量后的增量溢出相位累加器如果M值改为0111