Ett DSP-system behöver den sinusformade vågformen eller annan periodisk vågformsgenerering. En metod som används för att generera dessa vågformer involverar huvudsakligen 'NCOs (Numerically Controlled Oscillators), där en digital ackumulator används för att producera adressen till en sinus LUT (uppslagstabell). Systemet är mycket vanligt i både mjukvara och hårdvara. Så det tillåter omedelbara förändringar inom den omedelbara frekvensen/fasen av den genererade vågformen samtidigt som en konstant fasegenskap bibehålls inom utgången. När den väl är införlivad med en DAC för att generera en analog o/p-vågform är systemet känt som DDS eller Direct Digital Synthesizer. Så den här artikeln diskuterar en översikt av en numeriskt styrd oscillator eller NCO – arbetar med applikationer.
Vad är en numeriskt styrd oscillator?
En numeriskt styrd oscillator är en digital signalgenerator som genererar en synkron, tidsdiskret och diskret-värderad vågform som vanligtvis är sinusformad där signalens frekvens eller fas styrs i konstruktionen. Dessa oscillatorer kombineras ofta med en DAC (digital-till-analog-omvandlare) vid utgången för att göra en direkt DDS eller digital synthesizer. NCOs ger många fördelar jämfört med andra typer av oscillatorer när det gäller noggrannhet, smidighet, tillförlitlighet och stabilitet. Så klass D-ljudförstärkare, tongeneratorer, ljusstyrning, fluorescerande förkopplingsdon och radioavstämningskretsar drar alla nytta av NCOs. En numeriskt styrd oscillator används i olika kommunikationssystem som radarsystem, digitala PLL:er, radiosystem, förare multilevel PSK/ FSK modulatorer eller demodulatorer och många fler.
Funktioner
Funktionerna hos numeriskt styrda oscillatorer inkluderar följande.
Utgångsfrekvens
Utfrekvensen som genereras av NCO är hög vilket främst beror på nej. av bitar Till exempel; en 20-bitars storlek genererar upp till 32 MHz, men en 16-bitars storlek kan bara generera 500 KHz.
Flexibel utgång
Utsignalen från NCO kan ställas in på en stabil arbetscykel annars till en pulsfrekvensform.
Fungerar i lågenergisömn
Den numeriskt styrda oscillatorn kan köras i viloläge och är oberoende av CPU:n.
Flera klockkällor
Den numeriskt styrda oscillatorn kan använda ett nej. av klockkällor både interna och externa.
N-bitars timer/räknare funktionalitet
Den numeriskt styrda oscillatorn kan också användas som en allmän 20-bitars timer/räknare i ett nytt arbetsläge.
NCO Oscillatorarkitektur
Den numeriskt styrda oscillatorarkitekturen visas nedan. Denna arkitektur inkluderar två huvuddelar PA (fasackumulator) och PAC (fas-till-amplitudomvandlare).
En fasackumulator lägger till ett frekvenskontrollvärde till värdet som hålls vid dess utgång vid varje CLK-sampel. En fas-till-amplitudomvandlare tillhandahåller ett matchande amplitudsampel med fasackumulatorns utgångsord som ett index i en signaluppslagstabell. Ibland används interpolation i kombination med LUT för att förbättra noggrannheten samt minska fasens felbrus. I numeriskt styrd oscillatorprogramvara kan matematiska procedurer såsom effektserier användas för att översätta fas till amplitud.
När den väl har klockats skapar PA- eller fasackumulatorn helt enkelt en modulo 2^N sågtandssignal efter att den ändras genom PAC (fas-till-amplitudomvandlaren) till en samplade sinusoid. Här är 'N' nr. av burna bitar inom fasackumulatorn.
Antalet överförda bitar som 'N' ställer in frekvensupplösningen för oscillatorn och är vanligtvis mycket högre jämfört med nej. av bitar som beskriver PAC-uppslagstabellens minnesutrymme.
Om kapaciteten hos fas-till-amplitudomvandlaren är 2^M, bör fasackumulatorns utgångsord reduceras till M-bitar som visas i figuren ovan. Men dessa bitar används för interpolation. Fasutgångsordsreduktionen ändrar inte frekvensnoggrannheten men den genererar ett tidsvarierande periodiskt fasfel som är huvudkällan till falska produkter.
Frekvensnoggrannheten i förhållande till CLK-frekvensen begränsas endast av noggrannheten hos den matematik som används för att beräkna fasen. Eftersom numeriskt styrda oscillatorer är fas- och frekvensmedvetna och kan modifieras något för att generera en frekvensmodulerad eller fasmodulerad utsignal genom summering vid lämplig nod, annars ger kvadraturutgångar.
Hur fungerar en numeriskt styrd oscillator?
NCO-modulen använder överflödet av en ackumulator för att generera en utsignal. Så, överflödet av ackumulatorn har styrts genom ett modifierbart inkrementvärde istället för bara en enda CLK-signal. Detta erbjuder en fördel jämfört med en enkel timerdriven räknare genom att graden av delning inte ändras av det begränsade Prescaler- eller postscaler divider-värdet. Den numeriskt styrda oscillatorn är mycket användbar i applikationer där frekvensnoggrannhet och utmärkt upplösning vid en fast arbetscykel är nödvändig.
Den numeriskt styrda oscillatorn fungerar helt enkelt genom att lägga till ett fast värde ofta till en ackumulator. Så tillägg kommer att ske vid ingångs-CLK-hastigheten. Ibland kommer ackumulatorn att svämma över genom en överföring, vilket är resultatet av rå NCO. Detta minskar effektivt ingångs-CLK genom förhållandet mellan det inkluderade värdet och ackumulatorns högsta värde.
Vidare kan utsignalen från NCO modifieras genom att helt enkelt sträcka ut pulsen. Därefter distribueras den modifierade utsignalen från NCO internt till andra kringutrustningar och valfritt ut till en ingångs-/utgångsstift. Överflödet av ackumulatorn kan också orsaka ett avbrott.
NCO-perioden ändras i separata steg för att generera en genomsnittlig frekvens. Så denna uteffekt beror huvudsakligen på kapaciteten hos den mottagande kretsen att medelvärde uteffekten av NCO för att minska osäkerheten.
NCO-modulens spill beror huvudsakligen på följande formel
Ackumulatorns bräddhastighet = Ackumulatorns bräddvärde/ingång CLK-frekvens + ökningsvärde.
Vad är en fasackumulator?
Det är en modulo-N-räknare som inkluderar 2^N digitala villkor som ökas för varje klockingångssignal i systemet. Inkrementstorleken beror huvudsakligen på avstämningsordets värde och M appliceras på ackumulatorns addersteg. Stämningsordet fixar helt enkelt räknarsteg i stegstorleken.
NCO Oscillator Fördelar
De numeriskt styrda oscillatorfördelarna inkluderar följande.
- En numeriskt styrd oscillator erbjuder många fördelar jämfört med andra oscillatortyper när det gäller stabilitet, noggrannhet och tillförlitlighet.
- Dessa oscillatorer har en flexibel arkitektur så att de enkelt tillåter programmerbarhet som on-the-fly frekvens eller fas.
- Numeriskt styrda oscillatorer erbjuder flera fördelar jämfört med andra typer av oscillatorer när det gäller smidighet, noggrannhet, stabilitet och tillförlitlighet.
- Fördelarna med NCO gör att designers kan designa kort snabbare, minska strömförbrukningen, spara ombord på fastighetsutrymme och minska kostnaderna.
Användning av NCO-oscillatorer
Tillämpningarna av numeriskt styrda oscillatorer inkluderar följande.
- Den numeriskt styrda oscillatorn är användbar där högfrekvensnoggrannhet, linjär frekvenskontroll och utmärkt upplösning vid en fast arbetscykel krävs som ballast- och ljusstyrning, resonansströmförsörjning och tongeneratorer.
- NCO:er är normala digitala kretsar som används i ett brett spektrum av timingapplikationer som frekvensomvandling, frekvenssyntes och CLK-generering.
- En NCO används huvudsakligen för generering av stora signaler på chipet som sinus, cosinus, LFM eller linjär frekvensmodulerad, Gaussisk i SoCs.
- NCO-modulen är en timer som genererar en utsignal genom att använda överflödet av en ackumulator.
- Dessa är mycket betydelsefulla i tillämpningarna av radioavstämningskretsar, styrande belysning, fluorescerande förkopplingsdon, tongeneratorer och klass D-ljudförstärkare.
- Dessa används ofta i kombination med en DAC vid o/p för att designa en DDS (direkt digital synthesizer).
- Detta är en digital frekvensgenerator som används för att rengöra en brusig i/p-signal från en oscillator.
Detta är en linjär frekvens programmerbar generator som används för att producera upp till 32 MHz frekvenser.
Alltså handlar det här om en översikt över en normalt styrd oscillator som fungerar genom att helt enkelt inkludera ett inkrement till en inre ackumulator på den ökande kanten av varje ingångsklocksignal. Så NCO:s utfrekvens är proportionell mot nej. av cykler det får för ackumulatorn att svämma över. Här är en fråga till dig, vad är en oscillator?
