浅谈DDS技术基本原理

陈裕敏 刘丽娜

[关键词]DDS;参数时钟;地址计数器;数据运算

直接数字合成技术(DDS)是数据运算单元,能产生固定的数字原频率;还可以实现相位调制技术。参考的时钟频率是借助于标频(Sea/ing factor)和编程的二进制码分别存在DDS系统中。该调制码具有高分辨率,为24~48比特,还可以使DDS输出高精确调制信号。

现实产品竞争性强,高性能集成化以及微型化。DDS产品快速应用在实用电路上,也是设计者首选的器件,它简化了模拟信号的处理和传输。

在一个信号芯片上集成高速、高性能且采用DDS结构的D/A转换,可以扩展这一技术的应用范围,并在许多情况下提供一个具有吸引力的设计思路。将模拟信号采用PLL技术则更具有特点和优越性。

DDS优点:

※在完全数字控制下,输出量化信号加上精确矢量相位调制加权补偿具有较高的分辨率。

※数字信号转换速度块,连续相位补偿不会产生下冲和不规则现象,恢复时间也快。

※当做正交综合器时,DDS提供唯一的适配器,并能控制系统输出。工作原理:

最简单形式的直接数字合成器,可由一个精确参数时钟、地址计数器、只读可编程寄存器(PROM)及D/A转换器完成。如图1:

在这种情况下对应一个完整周期的正弦波的数字振幅(放大)存储在PROM中,此时PROM充当正弦检查表。地址计数器自始至终的步进,并选取每一个PROM存储的位置,累计内容(相当正弦振幅编码)随PROM中数字转入码被高速送入D/A转换器。D/A转换器产生一个模拟的正弦波。该DDS的输出频率取决于:1.参必的时钟频率。2.编程进入PROM的步进速度。保证了模拟信号输出的保真度。简化了这一复杂的结构,同时AC参量指标非常好。但调制机动性不准,输出的频率只能通过改变参比或重新编程PROM来实现。两者的选择都能输出高稳定度的频率。

当将相位累加器的功能引入数字链中,这一结构就称为数字化控制振荡器。这体现了DDS器件高度的灵活性。如图2:

在正弦查找表前的电路中补充进n-bit,可改用读、查计算器和相位寄存器替代地址计数器。进位功能靠DDS结构中的一个“相位轮”。

为理解这一基本功能,把正弦波振荡看作相位变化的相位图。如图3:

相位轮盘上每一个描述点都对应正弦波形周期等效点,当矢量围绕轮盘旋转时,可见对应的输出正好产生正弦波,而围绕这一相位轮盘的一个周期在恒定速度下是一完整的输出正弦波循环。由于相位累加被用作提供(围绕相位轮盘)矢量线性转动。相位累加器的容量相当输出正弦波周期上的点数,也就是轮盘上含有相位角的数目,由分辨率N确定。相位累加器的输出是线性的,但不能直接用于产生正弦波或其他波形。除斜线上升处外。因此,相位一振幅查找表被用于将相位累加器的瞬间输出值的间断解码程序送入D/A转换器转换成正弦波,其中含有相位信息。

M2W机的第15块板是利用DDS这一数据运算技术,以数字音频信号作为参比信号,控制模拟信号的相位,此相位变量含有音频幅度的特征。M2W机是用数控振荡器HSP45106输出等值同相的Fc、Fc+和Fc-信号,最终在模块板(RF级)实现“其列克斯”(shireix)调制。

(注意:DDS技术绝不是数模转换器。) (编辑/刘佳)