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Generador de señales espurias
Principios básicos de DDS
Principios básicos de DDS
Síntesis directa de frecuencia digital (Direct Digital Frequency Síntesis) es un método de síntesis de frecuencia que utiliza tecnología digital para generar directamente varias señales de frecuencia controlando la velocidad del cambio de fase. La síntesis de frecuencia digital directa es un método de síntesis de frecuencia que utiliza tecnología digital para generar directamente señales de varias frecuencias controlando la velocidad de los cambios de fase.
La síntesis directa de frecuencia digital utiliza tecnología digital para generar directamente varios tipos de señales controlando la velocidad de cambio de fase.
La estructura básica de DDS se muestra en la Figura 1, que consiste principalmente en un acumulador de fase, está compuesto por una tabla ROM sinusoidal, un convertidor D/A y un filtro de paso bajo.
La estructura básica de DDS se muestra en la Figura 1. Consiste principalmente en un acumulador de fase, una tabla ROM sinusoidal, un convertidor D/A y un filtro de paso bajo
La El reloj de referencia fr se compone de una generación de oscilador de cristal estable.
El reloj de referencia es generado por un oscilador de cristal estable fr.
Un acumulador de fase consta de un sumador de N bits en cascada con un registro de fase de N bits, similar a un sumador simple.
El acumulador de fases está compuesto por N sumadores de acumuladores y N registros de fases en cascada, similar a un simple sumador.
Cada vez que llega un pulso de reloj, el sumador agrega los datos de control de frecuencia a la salida de fase acumulada del registro de fase. El sumador agrega los datos de control de frecuencia a los datos de fase acumulados emitidos por el registro de fase y envía el resultado de la suma a la entrada de datos del registro de fase.
Cada vez que llega un pulso de reloj, el sumador agrega los datos de control de frecuencia a los datos acumulados emitidos por el registro de fase y envía el resultado de la suma de los datos de fase al extremo de entrada del registro de fase.
El registro de fase devuelve los nuevos datos de fase generados por el sumador después de la última acción del reloj al extremo de entrada del sumador, de modo que el sumador pueda continuar agregando los datos de control de frecuencia en la siguiente acción del reloj.
El sumador en el registro de fase retroalimenta los nuevos datos de fase generados cuando se aplica el reloj a la entrada del sumador, de modo que el sumador pueda continuar agregando los datos de control de frecuencia bajo la acción del siguiente reloj.
De esta manera, el acumulador de fase realiza una acumulación de fase lineal bajo la acción del reloj de referencia. Cuando el acumulador de fase está lleno, se desbordará y completará una acción de bucle. Este bucle es la señal de síntesis de bucle DDS. Un ciclo de frecuencia y la frecuencia de desbordamiento del acumulador es la frecuencia de la señal de salida DDS.
Entonces, el acumulador de fase realiza una acumulación de fase lineal bajo la acción del reloj de referencia. Cuando el acumulador de fase está lleno, se desbordará y completará una acción periódica. Este período es una de las señales sintetizadas por DDS. Período de frecuencia, la frecuencia del período de desbordamiento del acumulador es la frecuencia de la señal de salida DDS.
Bajo el control del reloj de referencia fr, la palabra de control de frecuencia se acumula a través del acumulador para obtener los datos de fase correspondientes, y estos datos se utilizan como dirección de muestreo para direccionar la tabla ROM sinusoidal para realizar la fase. a la conversión de amplitud, determina así la amplitud de la forma de onda de salida en un momento dado.
Bajo el control de la palabra de control de frecuencia del acumulador, los datos de fase correspondientes se obtienen con referencia al reloj fr, y los datos se dirigen a la tabla ROM sinusoidal como una dirección de muestreo para realizar la conversión de amplitud de fase. en un momento dado, y luego se puede determinar la amplitud de la forma de onda de salida.
DAC El DAC digital convierte la amplitud de la forma de onda digital en una señal analógica de la frecuencia de síntesis requerida y utiliza un filtro de paso bajo para filtrar componentes de muestreo innecesarios, obteniendo así una señal continua determinada por el Palabra de control de frecuencia. Cambio de onda sinusoidal de salida.
El DAC convierte la frecuencia de amplitud en forma digital en la forma de síntesis analógica requerida. El filtro de muestreo de señal utilizado en el filtro de paso bajo no necesita ser ponderado, por lo que la salida que cambia continuamente está determinada por el. palabra de control de frecuencia.
La relación entre la frecuencia f0 emitida por DDS y el reloj de referencia fr, la longitud del acumulador de fase N y la palabra de control de frecuencia FSW es:
La frecuencia espuria de salida f0 y; Para el reloj de referencia fr, la relación entre la longitud N del acumulador de fase y la palabra de control de frecuencia FSW es: FSW;
La resolución de frecuencia de DDS es:;
La resolución de frecuencia espuria es ::
Dado que la frecuencia máxima de salida de DDS está limitada por el teorema de muestreo de Nyquist, la frecuencia máxima de salida de DDS es fr/2. Sin embargo, en el sistema DDS diseñado realmente, debido a la no idealidad. del filtro de salida, la frecuencia máxima de salida de la señal es generalmente solo alrededor del 40% de la frecuencia del reloj de referencia fr.
Dado que la salida está limitada por el teorema de muestreo máximo de Nyquist de frecuencia espuria, la frecuencia de salida máxima de DDS es fr/2. Sin embargo, en el sistema DDS diseñado realmente, debido al filtro de salida no ideal. Generalmente, la frecuencia máxima de la señal de salida sólo puede ser aproximadamente el 40% de la frecuencia del reloj de referencia fr.
Generador de señales tradicional
Generador de señales tradicional
El generador de señales, también conocido como fuente de señales u oscilador, tiene una amplia gama de aplicaciones en la práctica de producción y la ciencia y aplicación de tecnología.
El generador de señales, también conocido como fuente de señales u oscilador, se utiliza ampliamente en la práctica de producción y en los campos de ciencia y tecnología.
Se pueden expresar varias curvas de forma de onda mediante ecuaciones trigonométricas.
Se pueden expresar varias curvas de forma de onda mediante ecuaciones de funciones trigonométricas.
Los circuitos que pueden generar diversas formas de onda, como ondas triangulares, ondas en dientes de sierra, ondas rectangulares (incluidas las ondas cuadradas) y ondas sinusoidales, se denominan generadores de señales funcionales.
Los circuitos que pueden producir diversas formas de onda, como ondas triangulares, ondas en dientes de sierra y ondas rectangulares (incluidas las ondas cuadradas) se denominan ondas sinusoidales.
Los circuitos que pueden producir diversas formas de onda, como ondas triangulares, ondas en diente de sierra, el circuito de onda rectangular (incluida la onda cuadrada) se denomina generador de señal con función de onda sinusoidal.
Los generadores de señales de función se utilizan ampliamente en experimentos de circuitos y equipos de prueba.
Por ejemplo, en los sistemas de comunicaciones, radio y televisión, se requiere transmisión de radiofrecuencia (alta frecuencia), donde las ondas de radiofrecuencia son ondas portadoras que transportan señales o pulsos de audio (baja frecuencia), video, y Necesita poder generar osciladores de alta frecuencia.
Por ejemplo, en los sistemas de comunicaciones, radio y televisión, se requiere radiofrecuencia (alta frecuencia) para emitir ondas de radiofrecuencia. Aquí, es portadora de ondas portadoras, señales de audio (baja frecuencia) y de vídeo. o señales de pulso. Solo necesita poder generar un oscilador vibratorio de alta frecuencia.
En los campos de la industria, la agricultura y la biomedicina, como el calentamiento por inducción de alta frecuencia, la fusión, el enfriamiento, el diagnóstico por ultrasonidos
En los campos de la industria, la agricultura y la biomedicina, como El calentamiento por inducción de alta frecuencia, la fusión, el enfriamiento, el diagnóstico ultrasónico, la resonancia magnética nuclear, etc., requieren osciladores de alta o baja potencia, alta o baja frecuencia.
En los campos de la industria, la agricultura y la biomedicina, como el calentamiento por inducción de alta frecuencia, la fusión, el enfriamiento, el diagnóstico ultrasónico, la resonancia magnética nuclear, etc., la potencia alta o baja, la frecuencia alta o baja son oscilador requerido.
En campos como la industria, la agricultura y la biomedicina, como el calentamiento de alta frecuencia, la fusión, el enfriamiento, el diagnóstico ultrasónico y la resonancia magnética, se requieren osciladores con potencia grande o pequeña y frecuencia alta o baja. .
Los métodos de implementación de los generadores de señales de funciones generalmente incluyen lo siguiente:
Los métodos de implementación de los generadores de señales de funciones generalmente incluyen lo siguiente:
(1) Generador de funciones Compuesto por componentes discretos: suele ser un generador de una sola función y la frecuencia no es alta. Su funcionamiento no es muy estable y difícil de depurar.
(1) Generador de funciones compuesto por componentes discretos: suele ser un generador de funciones único y la frecuencia no es alta, su funcionamiento no es muy estable y no es fácil de depurar.
(2) Componente con división: suele ser un generador de funciones. El generador de funciones es único y de baja frecuencia. Su funcionamiento no es muy estable y no es fácil de depurar.
(2) Puede estar hecho de transistores, circuitos integrados de amplificadores operacionales, etc., y los dispositivos más versátiles están hechos de circuitos integrados de generadores de señales de funciones especiales.
Los primeros circuitos integrados generadores de señales funcionales, como L8038, BA205, XR2207/2209, etc., tienen menos funciones y baja precisión. El límite de frecuencia superior es de solo 300 kHz. No pueden generar señales de frecuencia más altas. Los métodos de ajuste también son limitados, no son lo suficientemente flexibles, la frecuencia y el ciclo de trabajo no se pueden ajustar de forma independiente y los dos se afectan entre sí.
Los primeros circuitos integrados generadores de señales funcionales, como L8038, BA205, XR2207/2209, etc., tienen pocas funciones, baja precisión y un límite de frecuencia superior de 300 kHz. No solo pueden generar señales de frecuencia más alta. sus métodos de ajuste no son suficientes, la frecuencia y el ciclo de trabajo no pueden ser independientes
(3) Utiliza un generador de funciones integrado monolítico: puede generar una variedad de formas de onda, lograr frecuencias más altas y es fácil de depurar. .
(3) Utilice un generador de funciones de chip integrado monolítico: puede generar varias formas de onda, alcanzar frecuencias más altas y es fácil de depurar.
En vista de esto, American Maxim Company ha desarrollado una nueva generación de generador de señal de función ICMAX038, que supera las deficiencias del (2) chip
MAX038 con alta frecuencia y buena precisión. por eso se llama Es un IC generador de señal de función de precisión de alta frecuencia.
MAX038 tiene alta frecuencia, alta precisión y buen rendimiento, por lo que se denomina circuito integrado generador de señal de función de precisión de alta frecuencia.
Al diseñar bucles de bloqueo de fase, osciladores controlados por voltaje, sintetizadores de frecuencia, moduladores de ancho de pulso y otros circuitos, elija MAX038
Al diseñar bucles de bloqueo de fase, osciladores controlados por voltaje , Cuando se utilizan sintetizadores de frecuencia, moduladores de ancho de pulso y otros circuitos, se selecciona el dispositivo MAX038.