Една DSP система се нуждае от генериране на синусоидална вълна или друга периодична форма на вълна. Един метод, използван за генериране на тези вълнови форми, включва главно „NCO (цифрово управлявани осцилатори), където се използва цифров акумулатор за генериране на адреса в синусоидална LUT (таблица за търсене). Системата е много разпространена както в софтуера, така и в хардуера. Така че позволява незабавни промени в рамките на мигновената честота/фаза на генерираната форма на вълната, като същевременно поддържа свойството на постоянна фаза в изхода. След като се включи с a DAC за генериране на аналогова форма на вълната o/p, тогава системата е известна като DDS или директен цифров синтезатор. Така че тази статия обсъжда общ преглед на a осцилатор с цифрово управление или подофицер – работа с приложения.
Какво е осцилатор с цифрово управление?
Осцилаторът с цифрово управление е цифров генератор на сигнали, който генерира синхронна форма на вълната с дискретно време и дискретна стойност, която обикновено е синусоидална, където честотата или фазата на сигнала се контролират в дизайна. Тези осцилатори често се комбинират с DAC (цифрово-аналогов преобразувател) на изхода, за да направят директен DDS или цифров синтезатор. NCO осигуряват много предимства пред други видове осцилатори по отношение на точност, гъвкавост, надеждност и стабилност. И така, аудио усилвателите от клас D, тонгенераторите, управлението на осветлението, флуоресцентните баласти и схемите за радионастройка се възползват от NCO. Цифрово управляван осцилатор се използва в различни комуникационни системи като радарни системи, цифрови PLL, радио системи, многостепенни драйвери PSK/ FSK модулатори или демодулатори и много други.
Характеристика
Характеристиките на цифрово управляваните осцилатори включват следното.
Изходна честота
Изходната честота, генерирана от NCO, е висока, което зависи главно от no. от битове Например; 20-битов размер генерира до 32 MHZ, но 16-битов размер може да генерира само 500 KHz.
Гъвкав изход
Изходът на NCO може да бъде настроен на стабилен работен цикъл, в противен случай на импулсно-честотна форма.
Работи в режим на сън с ниска мощност
Осцилаторът с цифрово управление може да работи в режим на заспиване и е независим от процесора.
Няколко източника на часовник
Цифрово управляваният осцилатор може да използва не. на източници на часовник, вътрешни и външни.
Функционалност на N-битов таймер/брояч
Осцилаторът с цифрово управление може също да се използва като 20-битов таймер/брояч с общо предназначение в нов работен режим.
Архитектура на NCO осцилатор
Цифрово управляваната осцилаторна архитектура е показана по-долу. Тази архитектура включва две основни части PA (фазов акумулатор) и PAC (преобразувател фаза към амплитуда).
Фазовият акумулатор добавя стойност за контрол на честотата към стойността, поддържана на неговия изход при всяка CLK проба. Преобразувател фаза към амплитуда осигурява съответстваща амплитудна проба с изходната дума на фазов акумулатор като индекс в таблица за търсене на сигнала. Понякога интерполацията се използва в комбинация с LUT, за да се подобри точността, както и да се намали шумът от грешка на фазата. В софтуера за цифрово управляван осцилатор, математически процедури като степенни редове могат да се използват за преобразуване на фазата в амплитуда.
Веднъж настроен на тактова честота, PA или акумулаторът на фазите просто създава модуло 2^N сигнал с трион, след което се променя чрез PAC (конвертор на фаза към амплитуда) в синусоида с дискретна проба. Тук „N“ е не. на пренесените битове във фазовия акумулатор.
Броят на пренасяните битове като „N“ задава честотната разделителна способност на осцилатора и обикновено е много по-висок в сравнение с не. от битове, описващи пространството в паметта на таблицата за търсене на PAC.
Ако капацитетът на преобразувателя фаза към амплитуда е 2^M, тогава изходната дума на фазовия акумулатор трябва да бъде намалена до M-бита, както е показано на фигурата по-горе. Но тези битове се използват за интерполация. Намаляването на думата на фазовия изход не променя точността на честотата, но генерира променяща се във времето периодична фазова грешка, която е основният източник на фалшиви продукти.
Точността на честотата по отношение на честотата на CLK е ограничена само от точността на математиката, използвана за изчисляване на фазата. Тъй като осцилаторите с цифрово управление са съобразени с фазата и честотата и могат да бъдат леко модифицирани, за да генерират честотно модулиран или фазово модулиран изход чрез сумиране в подходящия възел, в противен случай дават квадратурни изходи.
Как работи осцилатор с цифрово управление?
Модулът NCO използва препълването на акумулатор, за да генерира изходен сигнал. Така че препълването на акумулатора се контролира чрез модифицируема стойност на нарастване вместо само с един CLK сигнал. Това предлага предимство пред прост брояч, управляван от таймер, тъй като степента на разделяне не се променя от ограничената стойност на делителя на Prescaler или postscaler. Осцилаторът с цифрово управление е много полезен в приложения, където са необходими честотна точност и отлична разделителна способност при фиксиран работен цикъл.
Осцилаторът с цифрово управление просто работи чрез често добавяне на фиксирана стойност към акумулатора. Така че добавките ще се появят при входната скорост на CLK. Понякога акумулаторът ще препълни чрез пренасяне, което е изходът на необработен NCO. Това ефективно намалява входния CLK чрез съотношението на включената стойност към най-високата стойност на акумулатора.
Освен това изходът на NCO може да бъде модифициран чрез просто разтягане на импулса. След това модифицираният изход на NCO се разпределя вътрешно към други периферни устройства и по избор се извежда към входно/изходен щифт. Преливането на акумулатора също може да доведе до прекъсване.
NCO периодът се променя на отделни стъпки, за да се генерира средна честота. Така че този изход зависи главно от капацитета на приемната верига за осредняване на изхода на NCO, за да се намали несигурността.
Препълването на модула NCO зависи главно от следната формула
Степен на препълване на акумулатора = Стойност на препълване на акумулатора/входна CLK честота + Стойност на нарастване.
Какво е фазов акумулатор?
Това е модулно-N брояч, който включва 2^N цифрови условия, които се увеличават за всеки тактов входен сигнал на системата. Размерът на нарастването зависи главно от стойността на думата за настройка и М се прилага към етапа на суматора на акумулатора. Думата за настройка просто фиксира стъпките на брояча в размера на стъпката.
Предимства на NCO осцилатор
Предимствата на цифрово управлявания осцилатор включват следното.
- Цифрово управляваният осцилатор предлага много предимства в сравнение с други видове осцилатори по отношение на стабилност, точност и надеждност.
- Тези осцилатори имат гъвкава архитектура, така че лесно позволяват програмируемост като честота или фаза в движение.
- Осцилаторите с цифрово управление предлагат няколко предимства пред останалите видове осцилатори по отношение на гъвкавост, точност, стабилност и надеждност.
- Предимствата на NCO позволяват на дизайнерите да проектират платки по-бързо, да намалят консумацията на енергия, да спестят пространство на борда и да намалят разходите.
Използване на NCO осцилатор
Приложенията на осцилатори с цифрово управление включват следното.
- Осцилаторът с цифрово управление е приложим, когато се изисква високочестотна точност, линеен контрол на честотата и отлична разделителна способност при фиксиран работен цикъл, като управление на баласт и осветление, резонансни захранвания и генератори на тонове.
- NCOs са нормални цифрови схеми, които се използват в широк спектър от приложения за синхронизация като преобразуване на скоростта, честотен синтез и генериране на CLK.
- NCO се използва главно за генериране на големи сигнали в чип като синусовидни, косинусови, LFM или линейно честотно модулирани, гаусови в SoC.
- NCO модулът е таймер, който генерира изходен сигнал чрез използване на препълване на акумулатор.
- Те са много важни в приложенията на вериги за радио настройка, контролиране на осветлението, флуоресцентни баласти, генератори на тонове и аудио усилватели от клас D.
- Те се използват често в комбинация с DAC на o/p за проектиране на DDS (директен цифров синтезатор).
- Това е цифров генератор на честота, използван за почистване на шумен i/p сигнал на осцилатор.
Това е линеен честотен програмируем генератор, използван за генериране на честоти до 32 MHz.
И така, това е всичко преглед на нормално контролиран осцилатор който работи чрез просто включване на увеличение към вътрешен акумулатор на нарастващия ръб на всеки входен тактов сигнал. И така, изходната честота на NCO е пропорционална на не. от цикли, които получава, за да препълни акумулатора. Ето един въпрос към вас, какво е осцилатор?
