Systém DSP potřebuje generování sinusového průběhu nebo jiného periodického průběhu. Jedna metoda používaná pro generování těchto průběhů zahrnuje hlavně „NCO (Numerically Controlled Oscilators), kde se digitální akumulátor používá k vytvoření adresy do sinusové LUT (lookup table). Systém je velmi běžný jak v softwaru, tak v hardwaru. Umožňuje tedy okamžité změny v rámci okamžité frekvence/fáze generovaného tvaru vlny při zachování konstantní vlastnosti fáze na výstupu. Jakmile je začleněn s a DAC pro generování analogového o/p průběhu, pak je systém znám jako DDS nebo Direct Digital Synthesizer. Tento článek tedy pojednává o přehledu a numericky řízený oscilátor nebo NCO – práce s aplikacemi.
Co je to numericky řízený oscilátor?
Číslicově řízený oscilátor je generátor digitálního signálu, který generuje synchronní, diskrétní a diskrétní tvar vlny, který je obecně sinusový, kde je frekvence nebo fáze signálu řízena v návrhu. Tyto oscilátory jsou často kombinovány s DAC (digital-to-analog converter) na výstupu, aby vytvořily přímý DDS nebo digitální syntezátor. NCO poskytují mnoho výhod oproti jiným druhům oscilátorů, pokud jde o přesnost, agilitu, spolehlivost a stabilitu. Takže audio zesilovače třídy D, tónové generátory, ovládání osvětlení, fluorescenční předřadníky a rádiové ladicí obvody těží z NCO. Číslicově řízený oscilátor se používá v různých komunikačních systémech, jako jsou radarové systémy, digitální PLL, rádiové systémy, víceúrovňové ovladače PSK/ FSK modulátory nebo demodulátory a mnoho dalších.
Funkce
Vlastnosti numericky řízených oscilátorů zahrnují následující.
Výstupní frekvence
Výstupní frekvence generovaná NCO je vysoká, což závisí hlavně na no. bitů Například; 20bitová velikost generuje až 32 MHz, avšak 16bitová velikost může generovat pouze 500 kHz.
Flexibilní výstup
Výstup NCO lze nastavit na stabilní pracovní cyklus, jinak na pulzně-frekvenční formu.
Pracuje v režimu spánku s nízkou spotřebou
Číslicově řízený oscilátor může běžet v režimu spánku a je nezávislý na CPU.
Několik zdrojů hodin
Číslicově řízený oscilátor může používat č. zdrojů hodin jak interních, tak externích.
N-bitový časovač/počítač Funkce
Číslicově řízený oscilátor lze také použít jako univerzální 20bitový časovač/počítač v novém pracovním režimu.
Architektura oscilátoru poddůstojníků
Číslicově řízená architektura oscilátoru je uvedena níže. Tato architektura zahrnuje dvě hlavní části PA (fázový akumulátor) a PAC (převodník fáze-amplituda).
Fázový akumulátor přidává při každém vzorku CLK k hodnotě uchované na jeho výstupu hodnotu řízení frekvence. Převodník fáze na amplitudu poskytuje odpovídající vzorek amplitudy s výstupním slovem fázového akumulátoru jako index do tabulky vyhledávání signálu. Někdy se interpolace používá v kombinaci s LUT pro zvýšení přesnosti a také pro snížení chybového šumu fáze. V numericky řízeném softwaru oscilátoru lze k převodu fáze na amplitudu použít matematické postupy, jako jsou mocninné řady.
Jakmile je taktován, PA nebo fázový akumulátor jednoduše vytvoří pilový signál modulo 2^N a poté se změní přes PAC (převodník fáze na amplitudu) na vzorkovanou sinusoidu. Zde je „N“ ne. přenášených bitů v akumulátoru fáze.
Počet přenášených bitů jako „N“ nastavuje frekvenční rozlišení oscilátoru a je obvykle mnohem vyšší ve srovnání s ne. bitů popisujících paměťový prostor vyhledávací tabulky PAC.
Pokud je kapacita převodníku fáze na amplitudu 2^M, pak by výstupní slovo fázového akumulátoru mělo být sníženo na M-bitů, jak je znázorněno na obrázku výše. Tyto bity se však používají pro interpolaci. Redukce fázového výstupního slova nemění přesnost frekvence, ale generuje časově proměnnou periodickou fázovou chybu, která je hlavním zdrojem falešných produktů.
Přesnost frekvence vzhledem k frekvenci CLK je omezena pouze přesností matematiky použité pro výpočet fáze. Protože numericky řízené oscilátory jsou zaměřeny na fázi a frekvenci a mohou být mírně upraveny tak, aby generovaly frekvenčně modulovaný nebo fázově modulovaný výstup sčítáním ve vhodném uzlu, jinak poskytují kvadraturní výstupy.
Jak funguje numericky řízený oscilátor?
Modul NCO využívá přetečení akumulátoru ke generování výstupního signálu. Přetečení akumulátoru je tedy řízeno pomocí upravitelného přírůstku namísto jediného signálu CLK. To nabízí výhodu oproti jednoduchému čítači řízenému časovačem v tom, že stupeň dělení se nemění o omezenou hodnotu děliče předděličky nebo postscaleru. Číslicově řízený oscilátor je velmi užitečný v aplikacích, kde je nezbytná frekvenční přesnost a vynikající rozlišení při pevném pracovním cyklu.
Číslicově řízený oscilátor jednoduše funguje tak, že do akumulátoru často přidává pevnou hodnotu. Přidání tedy bude probíhat při vstupní rychlosti CLK. Někdy akumulátor přeteče přes carry, což je výstup surového poddůstojníka. To efektivně snižuje vstupní CLK prostřednictvím poměru zahrnuté hodnoty k nejvyšší hodnotě akumulátoru.
Dále lze výstup NCO upravit pouhým natažením pulsu. Poté je upravený výstup NCO interně distribuován do dalších periferií a volitelně výstup na vstupní/výstupní pin. Přetečení akumulátoru může také způsobit přerušení.
Období NCO se mění v samostatných krocích, aby se vytvořila průměrná frekvence. Tento výstup tedy závisí hlavně na kapacitě přijímacího obvodu zprůměrovat výstup NCO, aby se snížila nejistota.
Přetečení modulu NCO závisí hlavně na následujícím vzorci
Rychlost přetečení akumulátoru = Hodnota přetečení akumulátoru/vstupu Frekvence CLK + přírůstek hodnoty.
Co je to fázový akumulátor?
Jedná se o modulo-N čítač, který zahrnuje 2^N digitální podmínky, které se zvyšují pro každý vstupní signál hodin systému. Velikost přírůstku závisí hlavně na hodnotě ladícího slova a M je aplikováno na sčítací stupeň akumulátoru. Ladicí slovo jednoduše opraví přírůstky čítače ve velikosti kroku.
Výhody poddůstojnického oscilátoru
Mezi výhody číslicově řízeného oscilátoru patří následující.
- Číslicově řízený oscilátor nabízí mnoho výhod ve srovnání s jinými typy oscilátorů, pokud jde o stabilitu, přesnost a spolehlivost.
- Tyto oscilátory mají flexibilní architekturu, takže snadno umožňují programování, jako je frekvence nebo fáze za běhu.
- Numericky řízené oscilátory nabízejí oproti jiným několik výhod typy oscilátorů z hlediska obratnosti, přesnosti, stability a spolehlivosti.
- Výhody NCO umožňují návrhářům navrhovat desky rychleji, snížit spotřebu energie, ušetřit místo na palubě a snížit náklady.
Použití oscilátoru poddůstojníků
Aplikace numericky řízených oscilátorů zahrnují následující.
- Číslicově řízený oscilátor je použitelný tam, kde je vyžadována vysokofrekvenční přesnost, lineární řízení frekvence a vynikající rozlišení při pevném pracovním cyklu, jako je ovládání předřadníku a osvětlení, rezonanční napájecí zdroje a tónové generátory.
- NCO jsou normální digitální obvody, které se používají v široké řadě aplikací časování, jako je převod rychlosti, frekvenční syntéza a generování CLK.
- NCO se používá hlavně pro generování hlavních signálů na čipu, jako je sinusový, kosinusový, LFM nebo lineárně frekvenčně modulovaný, gaussovský v SoC.
- Modul NCO je časovač, který generuje výstupní signál pomocí přetečení akumulátoru.
- Ty jsou velmi významné v aplikacích rádiových ladicích obvodů, ovládání osvětlení, fluorescenčních předřadníků, tónových generátorů a audio zesilovačů třídy D.
- Ty se často používají v kombinaci s DAC na výstupu pro návrh DDS (přímý digitální syntezátor).
- Jedná se o digitální frekvenční generátor, který se používá pro čištění zašuměného i/p signálu oscilátoru.
Jedná se o lineární frekvenční programovatelný generátor používaný k produkci frekvencí až 32 MHz.
Tak, to je všechno o přehled normálně řízeného oscilátoru který funguje tak, že jednoduše vloží přírůstek do vnitřního akumulátoru na rostoucí hranu každého vstupního hodinového signálu. Takže výstupní frekvence poddůstojníka je úměrná ne. cyklů, které dostane k přetečení akumulátoru. Zde je pro vás otázka, co je to oscilátor?
