Sistem DSP potrebuje sinusno valovno obliko ali drugo periodično generiranje valov. Ena od metod, ki se uporablja za generiranje teh valovnih oblik, v glavnem vključuje “ NCO (numerično krmiljeni oscilatorji), kjer se uporabi digitalni akumulator za izdelavo naslova v sinusni LUT (iskovalna tabela). Sistem je zelo pogost v programski in strojni opremi. Tako omogoča takojšnje spremembe znotraj trenutne frekvence/faze generirane valovne oblike, medtem ko ohranja konstantno lastnost faze v izhodu. Ko je vključen v a DAC za generiranje analogne o/p valovne oblike, potem je sistem znan kot DDS ali Direct Digital Synthesizer. Ta članek torej obravnava pregled a numerično krmiljen oscilator ali podčastnik – delo z aplikacijami.
Kaj je numerično krmiljen oscilator?
Numerično krmiljen oscilator je digitalni generator signala, ki generira sinhrono, diskretno časovno in diskretno vrednoteno valovno obliko, ki je na splošno sinusna, kjer je frekvenca ali faza signala nadzorovana v načrtu. Ti oscilatorji so pogosto kombinirani z DAC (digitalno-analognim pretvornikom) na izhodu, da ustvarijo neposredni DDS ali digitalni sintetizator. NCO zagotavljajo številne prednosti pred drugimi vrstami oscilatorjev v smislu natančnosti, okretnosti, zanesljivosti in stabilnosti. Zvočni ojačevalniki razreda D, generatorji tonov, krmiljenje razsvetljave, fluorescentne predstikalne naprave in vezja za radijsko uglaševanje imajo torej koristi od NCO. Numerično krmiljen oscilator se uporablja v različnih komunikacijskih sistemih, kot so radarski sistemi, digitalni PLL, radijski sistemi, večnivojski gonilnik PSK/ FSK modulatorji ali demodulatorji in še veliko več.
Lastnosti
Značilnosti numerično krmiljenih oscilatorjev vključujejo naslednje.
Izhodna frekvenca
Izhodna frekvenca, ki jo ustvari NCO, je visoka, kar je predvsem odvisno od št. bitov Na primer; 20-bitna velikost ustvari do 32 MHZ, 16-bitna velikost pa lahko ustvari le 500 KHz.
Prilagodljiv izhod
Izhod NCO je mogoče nastaviti na stabilen obratovalni cikel, drugače pa na impulzno-frekvenčno obliko.
Deluje v načinu spanja z nizko porabo energije
Numerično krmiljen oscilator lahko deluje v načinu mirovanja in je neodvisen od CPE.
Več virov ure
Numerično krmiljen oscilator lahko uporablja št. notranjih in zunanjih virov takta.
Funkcionalnost N-bitnega časovnika/števca
Numerično krmiljen oscilator se lahko uporablja tudi kot splošni 20-bitni časovnik/števec v novem delovnem načinu.
Arhitektura oscilatorja NCO
Numerično krmiljena arhitektura oscilatorja je prikazana spodaj. Ta arhitektura vključuje dva glavna dela PA (fazni akumulator) in PAC (pretvornik faze v amplitudo).
Fazni akumulator doda vrednost nadzora frekvence vrednosti, ki jo hrani na svojem izhodu pri vsakem vzorcu CLK. Pretvornik faze v amplitudo zagotavlja ujemajoč se vzorec amplitude z izhodno besedo faznega akumulatorja kot indeks v iskalno tabelo signala. Včasih se interpolacija uporablja v kombinaciji z LUT, da se poveča natančnost in zmanjša šum napake faze. V programski opremi numerično krmiljenega oscilatorja se lahko za pretvorbo faze v amplitudo uporabijo matematični postopki, kot so stopnje moči.
Ko je takt nastavljen, PA ali fazni akumulator preprosto ustvari modulo 2^N žagasti signal, potem pa se spremeni prek PAC (pretvornika faze v amplitudo) v vzorčeno sinusoido. Tukaj je 'N' št. prenesenih bitov znotraj faznega akumulatorja.
Število prenesenih bitov, kot je 'N', nastavi frekvenčno ločljivost oscilatorja in je običajno veliko višje v primerjavi s št. bitov, ki opisujejo pomnilniški prostor iskalne tabele PAC.
Če je zmogljivost pretvornika faze v amplitudo 2^M, je treba izhodno besedo faznega akumulatorja zmanjšati na M-bitov, kot je prikazano na zgornji sliki. Toda ti biti se uporabljajo za interpolacijo. Zmanjšanje fazne izhodne besede ne spremeni natančnosti frekvence, vendar ustvari časovno spremenljivo periodično fazno napako, ki je glavni vir lažnih izdelkov.
Natančnost frekvence glede na frekvenco CLK je omejena le z natančnostjo matematike, uporabljene za izračun faze. Ker numerično krmiljeni oscilatorji zaznavajo fazo in frekvenco in jih je mogoče nekoliko spremeniti, da ustvarijo frekvenčno moduliran ali fazno moduliran izhod s seštevanjem na ustreznem vozlišču, sicer dajte kvadraturne izhode.
Kako deluje numerično krmiljen oscilator?
Modul NCO uporablja prelivanje akumulatorja za ustvarjanje izhodnega signala. Torej je prelivanje akumulatorja nadzorovano s spremenljivo vrednostjo prirastka namesto z enim samim signalom CLK. To ponuja prednost v primerjavi s preprostim števcem, ki ga poganja časovnik, saj se stopnja delitve ne spremeni z omejeno vrednostjo delilnika preddelilnika ali postdelilnika. Numerično krmiljen oscilator je zelo uporaben v aplikacijah, kjer je potrebna frekvenčna natančnost in odlična ločljivost pri fiksnem delovnem ciklu.
Numerično krmiljen oscilator preprosto deluje tako, da akumulatorju pogosto dodaja fiksno vrednost. Torej se bodo dodajanja zgodila pri vhodni stopnji CLK. Včasih se akumulator prelije skozi prenos, ki je rezultat surovega NCO. To učinkovito zmanjša vhodni CLK skozi razmerje med vključeno vrednostjo in najvišjo vrednostjo akumulatorja.
Poleg tega se lahko izhod NCO spremeni s preprostim raztezanjem impulza. Po tem se spremenjeni izhod NCO interno porazdeli na druge periferne naprave in po želji izpiše na vhodno/izhodni pin. Do prekinitve lahko pride tudi zaradi prelivanja akumulatorja.
Obdobje NCO se spreminja v ločenih korakih, da se ustvari povprečna frekvenca. Torej je ta izhod v glavnem odvisen od zmogljivosti sprejemnega vezja, da povpreči izhod NCO, da se zmanjša negotovost.
Prelivanje modula NCO je v glavnem odvisno od naslednje formule
Stopnja prelivanja akumulatorja = vrednost preliva akumulatorja/vhodna frekvenca CLK + vrednost povečanja.
Kaj je fazni akumulator?
To je modulo-N števec, ki vključuje 2^N digitalnih pogojev, ki se povečajo za vsak taktni vhodni signal sistema. Velikost prirastka je v glavnem odvisna od vrednosti nastavitvene besede in M se uporablja za stopnjo seštevalnika akumulatorja. Beseda za uravnavanje preprosto popravi prirastke števca v velikosti koraka.
Prednosti oscilatorja NCO
Prednosti numerično krmiljenega oscilatorja vključujejo naslednje.
- Numerično krmiljeni oscilator ponuja veliko prednosti v primerjavi z drugimi vrstami oscilatorjev v smislu stabilnosti, natančnosti in zanesljivosti.
- Ti oscilatorji imajo prilagodljivo arhitekturo, tako da zlahka omogočajo programiranje, kot sta frekvenca ali faza na letenju.
- Numerično krmiljeni oscilatorji ponujajo številne prednosti pred drugimi vrste oscilatorjev v smislu okretnosti, natančnosti, stabilnosti in zanesljivosti.
- Prednosti NCO omogočajo oblikovalcem, da hitreje oblikujejo plošče, zmanjšajo porabo energije, prihranijo prostor na krovu in zmanjšajo stroške.
Uporaba oscilatorja NCO
Uporabe numerično krmiljenih oscilatorjev vključujejo naslednje.
- Numerično krmiljen oscilator je uporaben tam, kjer je potrebna visokofrekvenčna natančnost, linearna regulacija frekvence in odlična ločljivost pri fiksnem delovnem ciklu, kot so krmiljenje predstikalne naprave in razsvetljave, resonančni napajalniki in generatorji tonov.
- NCO so običajna digitalna vezja, ki se uporabljajo v širokem spektru časovnih aplikacij, kot so pretvorba hitrosti, frekvenčna sinteza in generiranje CLK.
- NCO se večinoma uporablja za generiranje večjih signalov na čipu, kot so sinusni, kosinusni, LFM ali linearno frekvenčno modulirani, Gaussovi v SoC.
- NCO modul je časovnik, ki generira izhodni signal s pomočjo preliva akumulatorja.
- Ti so zelo pomembni pri uporabi vezij za radijsko uglaševanje, nadzora osvetlitve, fluorescenčnih predstikalnih naprav, generatorjev tonov in zvočnih ojačevalnikov razreda D.
- Ti se pogosto uporabljajo v kombinaciji z DAC na o/p za oblikovanje DDS (neposredni digitalni sintetizator).
- To je digitalni frekvenčni generator, ki se uporablja za čiščenje šumnega i/p signala oscilatorja.
To je linearni frekvenčni programabilni generator, ki se uporablja za ustvarjanje frekvenc do 32 MHz.
Torej gre za vse pregled normalno krmiljenega oscilatorja ki deluje tako, da preprosto vključi prirastek k notranjemu akumulatorju na naraščajočem robu vsakega vhodnega taktnega signala. Torej je izhodna frekvenca NCO sorazmerna s št. ciklov, ki jih dobi, da se akumulator prepolni. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je oscilator?
