DDS(Direct Digital Synthesizer)直接数字式频率合成器word波形1在哪里,是一种新型频率合成技术word波形1在哪里,具有低成本、低功耗、高分辨率、相对带宽大和频率转换时间短等优点。较容易实现频率、相位以及幅度的数控调制word波形1在哪里,广泛应用在电信与电子仪器和通信领域。
设计原理:
相位(phase)是对于一个波,特定的时刻在它循环周期中的位置:一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。
相位描述信号波形变化的度量,通常以度 (角度)作为单位,也称作相角。 当信号波形以周期的方式变化,波形循环一周即为360°。那么相位可调也可以简单的理解为:改变初始相位。
频率,是单位时间内完成周期性变化的次数,是描述周期运动频繁程度的量,常用符号f或ν表示,单位为秒分之一,符号为s-1。频率可调也就是改变单位时间内完成周期性变化的次数。
本设计采用DDS技术设计相位频率可调的波形发生器,已经知道了相位和频率可调分别代表什么,那么接下来就要知道怎样依靠DDS技术实现波形发生器,并且相位和频率可以调控。
DDS的基本结构如下图所示:
根据上图可以看出:DDS主要由相位累加器、波形数据表(ROM)、D/A转换器构成,本设计暂时不涉及D/A转换部分。相位累加器位宽为N,波形数据表的大小为2^P,累加器的高P位则用于寻址波形数据表,即ROM,从ROM中输出的数据则是产生的波形。
如果累加器在系统时钟(CLOCK)的作用下,以步进为M累加直至溢出,则M为频率控制字(即图中的FWORD),相位控制字(PWORD)则作为累加器的输入初始值。这里的累加器,也可以理解为ROM的地址发生器。
上段所述我们可具体理解为:改变地址的初值(PWORD)就可以改变初始的相位,由于我们设计中,ROM的数据为256,所以PWORD的值在0~255之间,PWORD= 256*(初始相位/360度)。
我们设计的系统时钟(CLOCK)为50MHz,周期为20ns,而正弦波被分成了256个点,波形发生器的频率就是195.31KHz。若想要输出别的频率,则可通过改变输出的点的个数,即改变有效地址的数量。
我们用位宽为N位的累加器,假设FWORD为1,要产生一个完整波形的周期则为20ns*2^N,则产生波形的频率=系统时钟/2^N,即Fout = Fclk/2^N,如果FWORD为B,每次步进的间隔提高了B倍,所以计满一个波形周期的时间就缩小了B倍,即频率就提高了B倍。
则波形频率的公式为:Fout = B*(Fclk/2^N)。之后我们取累加器的高8位,去寻址波形数据,对应点的还是个数一样的。
本设计中我们将N取为32,当B=1,Fout约为0.012Hz,0.012就相当于最小精度,所以我们就实现了频率为0.012倍数的调制,但因为0.012值很小了,所以可以说基本实现了所有频率的调制。
设计架构图:
根据上述的原理图分析,本设计的架构如下图:
架构图中的端口功能描述如下表:
dds_addr模块是实现相位累加器的模块,这里用参数来调制FWORD和PWORD的值,累加之后,将地址高八位(addr_out)输出到rom模块,从而产生波形数据(相关代码及详细内容请阅读原文)
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