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一分钟了解直接数字式频率综合器 (DDS)


直接数字式频率综合器 DDSDirect Digital Synthesizer),实际上是一种分频器:通过编程频率控制字来分频系统时钟( SYSTEM CLOCK)以产生所需要的频率。 


DDS有两个突出的特点,一方面, DDS工作在数字域,一旦更新频率控制字,输出的频率就相应改变,其跳频速率高;另一方面,由于频率控制字的宽度宽( 48bit 或者更高),频率分辨率高。


工作原理:


  如图1所示为DDS的内部结构图,它主要分为3部分:

相位累加器

相位幅度转换

数模转换器(DAC




相位累加器原理


    一个正弦波,虽然它的幅度不是线性的, 但是它的相位却是线性增加的。DDS 正是利用了这一特点来产生正弦信号。如图 2,根据 DDS 的频率控制字的位数 N,把 360° 平均分成了 2N 等份



    假设系统时钟为 Fc,输出频率为 Fout。每次转动一个角度 360°/2N, 则可以产生一个频率为 Fc/2N 的正弦波的相位递增量。那么只要选择恰当的频率控制字 M,使得 Fout / Fc= M / 2N,就可以得到所需要的输出频率 Fout

Fout = Fc*M / 2N


相位幅度转换


    通过相位累加器,我们已经得到了合成 Fout 频率所对应的相位信息,然后相位幅度转换器把 0°~360°的相位转换成相应相位的幅度值。比如当 DDS 选择为 2V p-p 的输出时, 45°对应的幅度值为 0.707V,这个数值以二进制的形式被送入 DAC。这个相位到幅度的转换是通过查表完成的。


DAC 输出


    代表幅度的二进制数字信号被送入 DAC 中,并转换成为模拟信号输出。注意 DAC 的位数并不影响输出频率的分辨率。输出频率的分辨率是由频率控制字的位数决定的。






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