Numerikusan vezérelt oszcillátor: építészet, működés és alkalmazásai

A DSP rendszernek szinuszos vagy más periodikus hullámforma generálásra van szüksége. Az ilyen hullámformák generálására használt egyik módszer főként az „NCO-kat (numerikusan vezérelt oszcillátorokat) foglalja magában, ahol egy digitális akkumulátort használnak a cím szinuszos LUT-ba (keresési táblázat) történő előállításához. A rendszer nagyon elterjedt mind szoftver, mind hardver terén. Így azonnali változtatásokat tesz lehetővé a generált hullámforma pillanatnyi frekvenciáján/fázisán belül, miközben a kimeneten belül állandó fázistulajdonságot tart fenn. Miután beépítették a DAC analóg o/p hullámforma generálásához, akkor a rendszer DDS vagy Direct Digital Synthesizer néven ismert. Tehát ez a cikk egy áttekintést tárgyal a numerikus vezérlésű oszcillátor vagy altiszt – alkalmazásokkal dolgozik.

Mi az a numerikus vezérlésű oszcillátor?

A numerikus vezérlésű oszcillátor egy digitális jelgenerátor, amely szinkron, diszkrét idejű és diszkrét értékű hullámformát hoz létre, amelyek általában szinuszosak, ahol a jel frekvenciáját vagy fázisát a tervezésben szabályozzák. Ezeket az oszcillátorokat gyakran kombinálják DAC-val (digitális-analóg átalakítóval) a kimeneten, hogy közvetlen DDS-t vagy digitális szintetizátort készítsenek. Az altisztek számos előnnyel rendelkeznek a többi oszcillátorhoz képest a pontosság, agilitás, a megbízhatóság és a stabilitás tekintetében. Tehát a D osztályú hangerősítők, hanggenerátorok, világításvezérlés, fluoreszkáló előtétek és rádióhangoló áramkörök mind részesülnek az altisztek előnyeiből. A numerikus vezérlésű oszcillátort különféle kommunikációs rendszerekben használják, mint például radarrendszerek, digitális PLL-ek, rádiórendszerek, meghajtók többszintű PSK/ FSK modulátorok vagy demodulátorok, és még sok más.

Jellemzők

A numerikus vezérlésű oszcillátorok jellemzői a következők.

Kimeneti frekvencia

Az NCO által generált kimeneti frekvencia magas, ami főként a sz. bitek Például; a 20 bites méret akár 32 MHz-et is generál, a 16 bites méret azonban csak 500 KHz-et.

Rugalmas kimenet

Az NCO kimenete beállítható stabil munkaciklusra, ellenkező esetben impulzus-frekvenciás formára.

Alacsony fogyasztású alvó üzemmódban működik

A numerikus vezérlésű oszcillátor alvó üzemmódban is működhet, és független a CPU-tól.

Számos óraforrás

A numerikus vezérlésű oszcillátor használhat egy nem. belső és külső óraforrások.

N-bites időzítő/számláló funkció

A numerikus vezérlésű oszcillátor általános célú 20 bites időzítőként/számlálóként is használható egy új üzemmódban.

Altiszt oszcillátor architektúra

A numerikus vezérlésű oszcillátor architektúra az alábbiakban látható. Ez az architektúra két fő részből áll: PA (fázis-akkumulátor) és PAC (fázis-amplitúdó konverter).

A fázisakkumulátor minden CLK-mintánál hozzáad egy frekvenciavezérlő értéket a kimenetén tartott értékhez. A fázis-amplitúdó átalakító egy illesztő amplitúdómintát biztosít a fázisakkumulátor kimeneti szavával, mint egy indexet a jelkereső táblázatban. Néha interpolációt alkalmaznak a LUT-val kombinálva a pontosság növelésére, valamint a fázis hibazaj csökkentésére. A numerikus vezérlésű oszcillátorszoftverben matematikai eljárások, például teljesítménysorok használhatók a fázis amplitúdóvá alakítására.

Az órajelezést követően a PA vagy fázisakkumulátor egyszerűen létrehoz egy modulo 2^N fűrészfog jelet, majd a PAC-n (fázis-amplitúdó konverter) átváltja egy mintavételezett szinuszos jelre. Itt az „N” a nem. A fázisakkumulátoron belüli hordozott bitek mennyisége.

A hordozott bitek száma, például az „N”, beállítja az oszcillátor frekvenciafelbontását, és általában sokkal magasabb, mint a nem. a PAC keresőtábla memóriaterét leíró bitekből.

Ha a fázis-amplitúdó átalakító kapacitása 2^M, akkor a fázisakkumulátor kimeneti szavát M-bitre kell csökkenteni, ahogy az a fenti ábrán látható. De ezeket a biteket interpolációra használják. A fáziskimeneti szó redukciója nem változtatja meg a frekvencia pontosságát, de időben változó periodikus fázishibát generál, ami a hamis termékek fő forrása.

A CLK frekvenciához viszonyított frekvenciapontosságot csak a fázis kiszámításához használt matematika pontossága korlátozza. Mivel a numerikus vezérlésű oszcillátorok fázis- és frekvenciatudatosak, és enyhén módosíthatók, hogy a megfelelő csomóponton összegzéssel frekvenciamodulált vagy fázismodulált kimenetet generáljanak, ellenkező esetben négyszögletes kimeneteket adnak.

Hogyan működik a numerikus vezérlésű oszcillátor?

Az NCO modul egy akkumulátor túlcsordulását használja a kimeneti jel generálására. Tehát az akkumulátor túlcsordulását egyetlen CLK jel helyett egy módosítható növekményi érték szabályozza. Ez előnyt jelent az egyszerű időzítővel vezérelt számlálóhoz képest, mivel az osztás mértéke nem változik a korlátozott előskálázó vagy utóskálázó osztó értékével. A numerikus vezérlésű oszcillátor nagyon hasznos olyan alkalmazásokban, ahol frekvenciapontosságra és kiváló felbontásra van szükség rögzített munkaciklus mellett.

A numerikus vezérlésű oszcillátor egyszerűen úgy működik, hogy gyakran hozzáad egy rögzített értéket az akkumulátorhoz. Tehát a hozzáadások a bemeneti CLK sebességgel történnek. Néha az akkumulátor túlcsordul egy átvitelen keresztül, ami a nyers NCO kimenete. Ez hatékonyan csökkenti a bemeneti CLK-t a benne foglalt érték és az akkumulátor legmagasabb értékének arányán keresztül.

Továbbá az NCO kimenete az impulzus egyszerű megnyújtásával módosítható. Ezt követően az NCO módosított kimenete belső elosztásra kerül a többi perifériára, és opcionálisan egy bemeneti/kimeneti lábra kerül. Az akkumulátor túlcsordulása is okozhat fennakadást.

Az NCO periódus külön lépésekben változik, hogy egy átlagos frekvenciát generáljon. Tehát ez a kimenet főként attól függ, hogy a vevő áramkör mennyire képes átlagolni az NCO kimenetét a bizonytalanság csökkentése érdekében.
Az NCO modul túlcsordulása főként a következő képlettől függ
Akkumulátor túlcsordulási sebessége = Akkumulátor túlcsordulási értéke/Bemeneti CLK frekvencia + Növekmény értéke.

Mi az a fázisakkumulátor?

Ez egy modulo-N számláló, amely 2^N digitális feltételt tartalmaz, amelyek a rendszer minden bemeneti órajelére növekednek. A növekmény nagysága elsősorban a hangolószó értékétől függ, és az M az akkumulátor összeadó fokozatára vonatkozik. A hangolószó egyszerűen rögzíti a számláló lépéseit a lépések méretében.

Az altiszt oszcillátor előnyei

A numerikus vezérlésű oszcillátor előnyei a következők.

• A numerikus vezérlésű oszcillátor számos előnnyel rendelkezik a többi oszcillátortípushoz képest a stabilitás, a pontosság és a megbízhatóság tekintetében.
• Ezek az oszcillátorok rugalmas architektúrával rendelkeznek, így könnyen lehetővé teszik a programozást, például a menet közbeni frekvenciát vagy fázist.
• A numerikus vezérlésű oszcillátorok számos előnnyel rendelkeznek a többihez képest oszcillátorok típusai a gyorsaság, a pontosság, a stabilitás és a megbízhatóság tekintetében.
• Az NCO előnyei lehetővé teszik a tervezők számára, hogy gyorsabban tervezzék meg a táblákat, csökkentsék az energiafogyasztást, helyet takarítsanak meg a fedélzeten, és csökkentsék a költségeket.

Az altiszt oszcillátor használata

A numerikus vezérlésű oszcillátorok alkalmazásai a következők.

• A numerikus vezérlésű oszcillátor ott alkalmazható, ahol nagyfrekvenciás pontosságra, lineáris frekvenciaszabályozásra és kiváló felbontásra van szükség rögzített munkaciklus mellett, például előtét- és világításvezérlés, rezonáns tápegységek és hanggenerátorok.
• Az NCO-k normál digitális áramkörök, amelyeket az időzítési alkalmazások széles skálájában használnak, például sebesség-konverzióban, frekvenciaszintézisben és CLK-generálásban.
• Az NCO-t főként chipen belüli főbb jelek generálására használják, mint például szinusz, koszinusz, LFM vagy lineáris frekvenciamodulált, Gauss-féle SoC-kben.
• Az NCO modul egy időzítő, amely egy akkumulátor túlcsordulásával generál kimeneti jelet.
• Ezek nagyon jelentősek a rádióhangoló áramkörök, a világítás vezérlése, a fluoreszkáló előtétek, a hanggenerátorok és a D osztályú audioerősítők alkalmazásaiban.
• Ezeket gyakran egy DAC-val kombinálva használják az o/p-nél egy DDS (közvetlen digitális szintetizátor) tervezésére.
• Ez egy digitális frekvenciagenerátor, amelyet egy oszcillátor zajos i/p jelének tisztítására használnak.
  Ez egy lineáris frekvenciájú programozható generátor, amely akár 32 MHz-es frekvenciák előállítására szolgál.

Tehát erről szól az egész egy normál vezérlésű oszcillátor áttekintése amely úgy működik, hogy minden bemeneti órajel növekvő élén egy növekményt tartalmaz egy belső akkumulátorhoz. Tehát az NCO kimeneti frekvenciája arányos a sz. Az akkumulátor túlcsordulásához szükséges ciklusok száma. Itt egy kérdés, hogy mi az oszcillátor?