直接数字频率合成技术DDS课件.ppt

《直接数字频率合成技术DDS课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、随着技术和器件水平的提高，称之为直接数字式频率合成器（DDS）的新的频率合成技术得到飞速的发展。DDS在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨力以及集成化等等一系列指标方面，已远远超过了传统频率合成器所能达到的水平，完成了频率合成技术的又一次飞跃。DDS与传统的DS和IS一起构成了现代频率合成技术体系，将频率合成技术推向了一个新阶段。直接数字式频率合成（DDS）（一）原理一个频谱纯净的单频信号可表示如下这种单频信号的主要特性是，它的相位是时间的连续函数，即相位函数对时间的导数是常数它就是信号的频率。（3-4）（3-1）（3-2）（3-3）信号波

2、形和相位函数如图3-6所示。相位函数是一条直线，它的斜率就是信号的频率。图3-6单频信号的波形与相位函数如果对（3-2）式进行采样，且采样周期为Tc（采样频率为fc=1/Tc)，则可得到离散的波形序列：u*(n)=sin(2πf0nTc)（n=0,１,２,３···)（3-5）相应的离散相位序列为θ*(n)=2πf0nTc=n·Δθ（n=0，１，２，３···)（3-6）式中Δθ=２πf0Tc=2πf0/fc（3-7）是连续两次采样之间的相位增量。此离散波形序列和离散相位序列如图3-6中的黑点所示。若采样值在采样间隔内进行保持，则如图3-6中虚线所示。波形和相位

3、都为阶梯波形。根据采样定理，只要f0/fc<1/２（3-8）从式（3-5)中的离散序列即可唯一地恢复出式（3-2）的模拟信号。保持的作用是使模拟信号的分量加大，且将采样形成的高次谐波分量大大地抑制，对模拟信号的恢复十分有利。因此,欲合成式（3-2）所表示的模拟信号，可首先生成与其相对应的阶梯信号，再经滤波器即可得到。从式（3-3）知，相位函数的斜率决定了信号的频率。从式（3-5）和（3-6）可见，决定相位函数斜率的则是两次连续采样之间的相位增量Δθ。因此，只要控制这个相位增量即可控制合成信号的频率。现将整个周期的相位2π分割为M等份，则每一份为（3-9）即为

4、可选择的最小相位增量，若每次的相位增量就取δ，此时相位增量的斜率最小，得到最低的频率输出经滤波后得到合成信号为若每次的相位增量选择为δ的K倍，即可得到信号频率（3-10）（3-11）（3-12）相应的模拟信号为（3-13）式中，M和K都是正整数，根据采样定理，K的最大取值应小于M的二分之一。K分别取值为1、2、3时的相位函数与波形如图3-7所示。综上所述，在采样频率一定的条件之下，可以通过控制两次连续采样之间的相位增量（不得大于π），来改变所得到离散波形序列的频率，经保持和滤波之后，可唯一地恢复出此频率的模拟信号。这就是直接数字频率合成的原理。图3-7不同相

5、位增量时的波形依据上述原理，为合成所需频率的模拟信号，必须解决以下一些技术问题：①需控制每次采样的相位增量，并输出模2π的累加相位。这可以用相位累加器来完成；②将模2π的累加相位变换成相应的正弦函数值的幅度，这里幅度可先用代码表示，这可以用一只读存储器ROM来存储一个正弦函数表的幅值代码；③用幅度代码变换成模拟电压，这可由数模变换器DAC来完成；④相位累加器输出的累加相位在两次采样的间隔时间内是保持的，最终从DAC输出的电压是经保持的阶梯波。（二）组成⑤阶梯波电压经低通滤波器之后才能获得所需的模拟电压输出。因此，直接数字频率合成器的基本组成应如图3-8所示。

6、图3-8DDS的组成1.相位累加相位累加可用一累加器来完成。用一N位字长的累加器，则M=2N，将一整周期的相位分割成最小增量为δ=2π/2N的M个离散相位，它的代码为0至2N-1。累加器的基本结构如图3-9所示。它由M进制加法器和并行数据寄存器组成，在时钟fc的作用下可对输入数据K进行累加。当K=1时，即相当于每次的相位增量为δ=2π/M。一般情况下控制每次的相位增量为Kδ，累加器输出即为经累加后的累积相位（模2π)的代码，成为相位码，是一个离散的序列。图3-9累加器的基本结构图3-10是一个4位字长的累加器，加法器是四位二进制组成的十六进制，它的累加输出为

7、图3-10十六进制累加器式中C0、C1、C2、C3是二进制加法器1、2、3、4的进位位，四位寄存器的D1D2D3D4=Σ4Σ3Σ2Σ1输入数据K决定了每次累加的相位增量，在一定的时钟频率下，也就决定了合成信号频率f0=Kfc/24，故K被称为频率控制字。设频率控制字K=A4A3A2A1=0001，则第一个时钟脉冲到来后，输出Q4Q3Q2Q1=0001；第二个时钟脉冲到来后，输出为0010；输出相位码按0000→0001→0010→0011→…→1101→1110→1111→0000，需16个时钟脉冲累加器才能满量，相位码完成一个周期循环。若频率控制字K=A4

8、A3A2A1=0010，则在时钟脉冲作用下，累加器输