DSP sustav treba sinusoidalni valni oblik ili drugu periodičnu generaciju valnog oblika. Jedna metoda koja se koristi za generiranje ovih valnih oblika uglavnom uključuje NCO (numerički kontrolirani oscilator), gdje se digitalni akumulator koristi za proizvodnju adrese u sinusnu LUT (tablica za pretraživanje). Sustav je vrlo čest u softveru i hardveru. Dakle, omogućuje trenutne promjene unutar trenutne frekvencije/faze generiranog valnog oblika uz zadržavanje svojstva konstantne faze unutar izlaza. Nakon što se spoji s a DAC za generiranje analognog o/p valnog oblika, tada je sustav poznat kao DDS ili Direct Digital Synthesizer. Dakle, ovaj članak govori o pregledu a numerički upravljani oscilator ili dočasnik – rad s prijavama.
Što je numerički upravljani oscilator?
Numerički upravljani oscilator je digitalni generator signala koji generira sinkroni valni oblik s diskretnim vremenom i diskretnim vrijednostima koji je općenito sinusoidan, gdje se frekvencija ili faza signala kontrolira u dizajnu. Ovi se oscilatori često kombiniraju s DAC-om (digitalno-analogni pretvarač) na izlazu kako bi se napravio izravni DDS ili digitalni sintesajzer. Dočasnici pružaju mnoge prednosti u odnosu na druge vrste oscilatora u pogledu točnosti, agilnosti, pouzdanosti i stabilnosti. Dakle, audio pojačala klase D, generatori tonova, kontrola rasvjete, fluorescentne prigušnice i sklopovi za radio ugađanje imaju koristi od dočasnika. Numerički upravljani oscilator koristi se u raznim komunikacijskim sustavima kao što su radarski sustavi, digitalni PLL, radio sustavi, višerazinski upravljački programi PSK/ FSK modulatori ili demodulatori i mnogi drugi.
Značajke
Značajke numerički upravljanih oscilatora uključuju sljedeće.
Izlazna frekvencija
Izlazna frekvencija koju generira NCO je visoka što uglavnom ovisi o br. od bitova Na primjer; 20-bitna veličina generira do 32 MHZ, međutim, 16-bitna veličina može generirati samo 500 KHz.
Fleksibilni izlaz
Izlaz NCO-a može se postaviti na stabilan radni ciklus inače na pulsno-frekvencijski oblik.
Radi u stanju mirovanja niske potrošnje energije
Numerički upravljani oscilator može raditi u stanju mirovanja i neovisan je o CPU-u.
Nekoliko izvora sata
Numerički upravljani oscilator može koristiti br. izvora takta, unutarnjih i vanjskih.
Funkcionalnost N-bitnog mjerača vremena/brojača
Numerički upravljani oscilator također se može koristiti kao 20-bitni tajmer/brojač opće namjene unutar novog načina rada.
Arhitektura dočasničkog oscilatora
Numerički upravljana arhitektura oscilatora prikazana je u nastavku. Ova arhitektura uključuje dva glavna dijela PA (akumulator faze) i PAC (pretvarač faze u amplitudu).
Fazni akumulator dodaje vrijednost kontrole frekvencije vrijednosti koja se čuva na njegovom izlazu pri svakom uzorku CLK. Pretvarač faze u amplitudu osigurava odgovarajući uzorak amplitude s izlaznom riječi faznog akumulatora poput indeksa u tablici za pretraživanje signala. Ponekad se interpolacija koristi u kombinaciji s LUT-om kako bi se povećala točnost, kao i smanjio šum pogreške faze. U softveru numerički upravljanog oscilatora, matematički postupci kao što su nizovi snaga mogu se koristiti za prevođenje faze u amplitudu.
Nakon što se taktira, PA ili fazni akumulator jednostavno stvara modulo 2^N pilasti signal nakon čega se mijenja kroz PAC (pretvarač faze u amplitudu) u uzorkovanu sinusoidu. Ovdje je 'N' broj. prenesenih bitova unutar faznog akumulatora.
Broj prenesenih bitova poput 'N' postavlja frekvencijsku rezoluciju oscilatora i obično je puno veći u usporedbi s br. bitova koji opisuju memorijski prostor PAC tablice pretraživanja.
Ako je kapacitet pretvarača faze u amplitudu 2^M, tada izlaznu riječ faznog akumulatora treba svesti na M-bitove kao što je prikazano na gornjoj slici. No, ti se bitovi koriste za interpolaciju. Redukcija fazne izlazne riječi ne mijenja točnost frekvencije, ali generira vremenski promjenjivu periodičku faznu pogrešku koja je glavni izvor lažnih proizvoda.
Točnost frekvencije u odnosu na CLK frekvenciju ograničena je samo preciznošću matematike koja se koristi za izračunavanje faze. Budući da su numerički kontrolirani oscilatori svjesni faze i frekvencije i mogu se malo modificirati za generiranje frekvencijski moduliranog ili fazno moduliranog izlaza zbrajanjem na odgovarajućem čvoru, inače daju kvadraturne izlaze.
Kako radi numerički upravljani oscilator?
NCO modul koristi preljev akumulatora za generiranje izlaznog signala. Dakle, prekoračenje akumulatora je kontrolirano kroz promjenjivu vrijednost povećanja umjesto samo jednim CLK signalom. Ovo nudi prednost u odnosu na jednostavni brojač vođen timerom u tome što se stupanj dijeljenja ne mijenja ograničenom vrijednošću djelitelja Prescalera ili Postscalera. Numerički upravljani oscilator vrlo je koristan u primjenama gdje je potrebna točnost frekvencije i izvrsna razlučivost pri fiksnom radnom ciklusu.
Numerički upravljani oscilator jednostavno radi čestim dodavanjem fiksne vrijednosti akumulatoru. Dakle, zbrajanje će se dogoditi pri ulaznoj CLK stopi. Ponekad će se akumulator preliti kroz prijenos, što je izlaz sirovog NCO. Ovo učinkovito smanjuje ulazni CLK kroz omjer uključene vrijednosti prema najvišoj vrijednosti akumulatora.
Nadalje, izlaz NCO se može modificirati jednostavnim rastezanjem pulsa. Nakon toga, modificirani izlaz NCO-a interno se distribuira na druge periferije i po izboru izlazi na ulazno/izlazni pin. Prelijevanje akumulatora također može uzrokovati prekid.
Razdoblje NCO mijenja se u zasebnim koracima kako bi se generirala prosječna učestalost. Dakle, ovaj izlaz uglavnom ovisi o kapacitetu prijemnog kruga za prosječan izlaz NCO-a kako bi se smanjila nesigurnost.
Preljev dočasničkog modula uglavnom ovisi o sljedećoj formuli
Stopa preljeva akumulatora = vrijednost preljeva akumulatora/ulazne CLK frekvencije + vrijednost povećanja.
Što je fazni akumulator?
To je modulo-N brojač koji uključuje 2^N digitalnih uvjeta koji se povećavaju za svaki ulazni signal takta sustava. Veličina povećanja uglavnom ovisi o vrijednosti riječi za ugađanje, a M se primjenjuje na stupanj zbrajanja akumulatora. Riječ za ugađanje jednostavno popravlja inkremente brojača u veličini koraka.
Prednosti dočasničkog oscilatora
Prednosti numerički upravljanog oscilatora uključuju sljedeće.
- Numerički upravljani oscilator nudi mnoge prednosti u usporedbi s drugim vrstama oscilatora u smislu stabilnosti, točnosti i pouzdanosti.
- Ovi oscilatori imaju fleksibilnu arhitekturu tako da lako dopuštaju mogućnosti programiranja poput frekvencije ili faze u hodu.
- Numerički upravljani oscilatori nude nekoliko prednosti u odnosu na druge vrste oscilatora u smislu agilnosti, točnosti, stabilnosti i pouzdanosti.
- Prednosti NCO-a omogućuju dizajnerima da brže dizajniraju ploče, smanje potrošnju energije, uštede prostor na brodu i smanje troškove.
Upotreba dočasničkog oscilatora
Primjene numerički upravljanih oscilatora uključuju sljedeće.
- Numerički upravljani oscilator primjenjiv je tamo gdje je potrebna visokofrekventna točnost, linearna kontrola frekvencije i izvrsna rezolucija pri fiksnom radnom ciklusu, kao što su kontrola balasta i rasvjete, rezonantni izvori napajanja i generatori tona.
- NCO su uobičajeni digitalni sklopovi koji se koriste u širokom rasponu vremenskih aplikacija kao što su pretvorba brzine, sinteza frekvencije i generiranje CLK.
- NCO se uglavnom koristi za generiranje glavnih signala na čipu kao što su sinusni, kosinusni, LFM ili linearno frekvencijski modulirani, Gaussovi u SoC-ovima.
- NCO modul je mjerač vremena koji generira izlazni signal korištenjem preljeva akumulatora.
- Oni su vrlo značajni u primjenama sklopova radijskog ugađanja, upravljanja rasvjetom, fluorescentnih prigušnica, generatora tona i audio pojačala klase D.
- Oni se često koriste u kombinaciji s DAC-om na o/p za dizajn DDS-a (izravni digitalni sintesajzer).
- Ovo je digitalni generator frekvencije, koji se koristi za čišćenje šumnog i/p signala oscilatora.
Ovo je generator linearne frekvencije koji se može programirati i koristi se za proizvodnju frekvencija do 32 MHz.
Dakle, ovo je sve o tome pregled normalno upravljanog oscilatora koji radi jednostavnim uključivanjem povećanja unutarnjeg akumulatora na rastućem rubu svakog ulaznog signala takta. Dakle, izlazna frekvencija NCO-a proporcionalna je br. ciklusa koje dobije da se akumulator prelije. Ovdje je pitanje za vas, što je oscilator?
