Система DSP нуждается в генерации синусоидального сигнала или другой периодической формы сигнала. Один метод, используемый для генерации этих сигналов, в основном включает в себя «NCO (генераторы с числовым управлением), где цифровой аккумулятор используется для преобразования адреса в синусоидальную LUT (таблицу поиска). Система очень распространена как в программном, так и в аппаратном обеспечении. Таким образом, он допускает немедленные изменения в текущей частоте/фазе сгенерированного сигнала, сохраняя свойство постоянной фазы на выходе. После того, как он будет объединен с ЦАП для генерации аналогового сигнала o/p, тогда система известна как DDS или Direct Digital Synthesizer. Итак, в этой статье обсуждается обзор осциллятор с числовым программным управлением или NCO – работа с заявками.
Что такое осциллятор с числовым управлением?
Генератор с числовым программным управлением представляет собой цифровой генератор сигналов, который генерирует синхронный, дискретный во времени и дискретный сигнал, который обычно является синусоидальным, где частота или фаза сигнала управляются в конструкции. Эти генераторы часто комбинируются с ЦАП (цифро-аналоговым преобразователем) на выходе для создания прямого DDS или цифрового синтезатора. NCO обеспечивают множество преимуществ по сравнению с другими типами генераторов с точки зрения точности, маневренности, надежности и стабильности. Таким образом, усилители звука класса D, тональные генераторы, управление освещением, люминесцентные балласты и схемы настройки радио — все выигрывают от NCO. Генератор с числовым программным управлением используется в различных системах связи, таких как радиолокационные системы, цифровые PLL, радиосистемы, многоуровневые драйверы PSK/ ФСК модуляторы или демодуляторы и многое другое.
Функции
Особенности генераторов с числовым программным управлением включают следующее.
Выходная частота
Выходная частота, генерируемая NCO, высока, что в основном зависит от No. битов Например; 20-битный размер генерирует до 32 МГц, однако 16-битный размер может генерировать только 500 кГц.
Гибкий вывод
Выход NCO может быть настроен на стабильный рабочий цикл, в противном случае - на частотно-импульсную форму.
Работает в режиме сна с низким энергопотреблением
Генератор с цифровым управлением может работать в спящем режиме и не зависит от процессора.
Несколько источников синхронизации
Генератор с числовым управлением может использовать нет. источников синхронизации, как внутренних, так и внешних.
N-битный таймер/счетчик Функциональность
Генератор с числовым управлением также можно использовать как 20-битный таймер/счетчик общего назначения в новом режиме работы.
Архитектура генератора NCO
Архитектура генератора с числовым программным управлением показана ниже. Эта архитектура включает в себя две основные части PA (накопитель фазы) и PAC (преобразователь фазы в амплитуду).
Аккумулятор фазы добавляет значение контроля частоты к значению, хранящемуся на его выходе при каждой выборке CLK. Преобразователь фазы в амплитуду предоставляет согласующую выборку амплитуды с выходным словом сумматора фазы, как индекс в справочной таблице сигналов. Иногда интерполяция используется в сочетании с LUT для повышения точности, а также для уменьшения шума ошибки фазы. В программном обеспечении генератора с числовым программным управлением математические процедуры, такие как степенные ряды, могут использоваться для преобразования фазы в амплитуду.
После синхронизации PA или фазовый аккумулятор просто создает пилообразный сигнал по модулю 2 ^ N, после чего он преобразуется через PAC (преобразователь фазы в амплитуду) в дискретную синусоиду. Здесь «N» — это нет. передаваемых битов в фазовом аккумуляторе.
Количество переносимых битов, таких как «N», устанавливает частотное разрешение генератора и обычно намного выше по сравнению с номером. битов, описывающих пространство памяти справочной таблицы PAC.
Если емкость преобразователя фазы в амплитуду составляет 2^M, то выходное слово накопителя фазы должно быть уменьшено до M бит, как показано на рисунке выше. Но эти биты используются для интерполяции. Сокращение выходного слова фазы не изменяет точность частоты, но генерирует изменяющуюся во времени периодическую фазовую ошибку, которая является основным источником паразитных составляющих.
Точность частоты относительно частоты CLK ограничена только точностью математики, используемой для расчета фазы. Поскольку генераторы с числовым программным управлением распознают фазу и частоту и могут быть немного изменены, чтобы генерировать частотно-модулированный или фазомодулированный выходной сигнал путем суммирования в подходящем узле, в противном случае давать квадратурные выходные сигналы.
Как работает осциллятор с числовым управлением?
Модуль NCO использует переполнение аккумулятора для генерации выходного сигнала. Таким образом, переполнение аккумулятора контролируется изменяемым значением приращения, а не только одним сигналом CLK. Это дает преимущество перед простым счетчиком, управляемым таймером, в том, что степень деления не изменяется в зависимости от ограниченного значения делителя предварительного или постделителя. Генератор с числовым программным управлением очень полезен в приложениях, где необходимы точность частоты и отличное разрешение при фиксированном коэффициенте заполнения.
Генератор с числовым управлением просто работает, часто добавляя фиксированное значение к аккумулятору. Таким образом, дополнения будут происходить на входной частоте CLK. Иногда аккумулятор переполняется из-за переноса, который является выходом необработанного NCO. Это эффективно уменьшает входной CLK за счет отношения включенного значения к самому высокому значению аккумулятора.
Кроме того, выход NCO можно изменить, просто растянув импульс. После этого модифицированный вывод NCO внутренне распределяется на другие периферийные устройства и, возможно, выводится на контакт ввода/вывода. Переполнение аккумулятора также может вызвать прерывание.
Период NCO изменяется отдельными шагами для получения средней частоты. Таким образом, этот выходной сигнал в основном зависит от способности приемной схемы усреднить выходной сигнал NCO для уменьшения неопределенности.
Переполнение модуля NCO в основном зависит от следующей формулы
Скорость переполнения аккумулятора = значение переполнения аккумулятора/частота входного сигнала CLK + значение приращения.
Что такое фазовый аккумулятор?
Это счетчик по модулю N, который включает 2 ^ N цифровых условий, которые увеличиваются для каждого тактового входного сигнала системы. Размер приращения в основном зависит от значения слова настройки, и М применяется к каскаду сумматора аккумулятора. Слово настройки просто фиксирует приращения счетчика в размере шага.
Преимущества осциллятора NCO
К преимуществам генератора с числовым программным управлением относятся следующие.
- Генератор с числовым программным управлением предлагает множество преимуществ по сравнению с другими типами генераторов с точки зрения стабильности, точности и надежности.
- Эти генераторы имеют гибкую архитектуру, поэтому они легко допускают программирование, например частоту или фазу «на лету».
- Генераторы с числовым программным управлением имеют ряд преимуществ по сравнению с другими генераторами. типы осцилляторов с точки зрения маневренности, точности, стабильности и надежности.
- Преимущества NCO позволяют разработчикам быстрее проектировать платы, снижать энергопотребление, экономить место на плате и снижать затраты.
Использование генератора унтер-офицеров
Применение генераторов с числовым программным управлением включает следующее.
- Генератор с числовым программным управлением применяется там, где требуется точность высоких частот, линейное управление частотой и отличное разрешение при фиксированном рабочем цикле, например, управление балластом и освещением, резонансные источники питания и генераторы тона.
- NCO — это обычные цифровые схемы, которые используются в широком диапазоне приложений синхронизации, таких как преобразование скорости, синтез частоты и генерация CLK.
- NCO в основном используется для генерации основных сигналов на кристалле, таких как синусоидальные, косинусоидальные, LFM или линейно-частотно-модулированные, гауссовые в SoC.
- Модуль NCO представляет собой таймер, который генерирует выходной сигнал, используя переполнение аккумулятора.
- Они очень важны в приложениях цепей настройки радио, управления освещением, балластами люминесцентных ламп, генераторами тона и аудиоусилителями класса D.
- Они часто используются в сочетании с ЦАП на выходе для разработки DDS (прямой цифровой синтезатор).
- Это цифровой генератор частоты, используемый для очистки зашумленного сигнала i/p генератора.
Это линейный программируемый генератор частоты, используемый для получения частот до 32 МГц.
Таким образом, это все о обзор нормально управляемого генератора который работает, просто добавляя приращение к внутреннему накопителю на нарастающем фронте каждого входного тактового сигнала. Таким образом, выходная частота NCO пропорциональна частоте нет. циклов, необходимых для переполнения аккумулятора. Вот вопрос к вам, что такое осциллятор?
