1.1 相位累加器
对于正弦波而言,幅度不是线性变化的,而相位却是线性变化的,这便是DDS能够合成正弦波的基础。DDS依据频率调节字的位数M,将0°~360°的相位变化平均分成2M等份。假设系统参考时钟为fc;输出频率为fout在每个时钟周期转过一个角度360°/2M,则可产生一个频率为f/2N的正弦波的相位增量。因此,只需选择恰当的频率调节字K,使得fout/fc=K/2M,即可得到输出频率。
fout=(K×fc)/2M (1)
可以得到DDS的最小频率分辨率为
△f=fc/2M (2)
1.2 相位幅度转化器
根据相位累加器的输出,得到所需合成fout频率所对应的相位信息,是将累加器输出的数字相位信息变换成正弦波相应的幅度值。将正弦波相位到幅度的转换可通过查表操作完成,然后正弦波幅度数值以二进制的形式被送入DAC进行数模转换。
1.3 DAG数模变换器
从相位幅度转换器得到的二进制数字信号被送入数模转换器中,变换成模拟信号输出。此处DAC变换器的位数对输出频率的分辨率并无影响,但DAC变换器的位数应将不低于二进制数字信号的位数,这样输出频率的分辨率主要由频率调节字的位数决定。
2 DDS的局限性
2.1 输出频带范围有限
由于DDS内部DAC和波形存储器(ROM)的工作速度限制,使得DDS输出的最高频有限。目前市场上采用CMOS、TTL和ECL工艺制作的DDS芯片,工作频率通常在几十~400 MHz。设计采用的AD 9912芯片,其支持的最高时钟高达1 GHz,根据奈奎斯特采样定理,每周期的采样点≥2,则其输出的最高频率≤500 MHz。实际上,为保证输出波形的质量,实际采样点>2,因此AD9912能够输出的最高频率<400 MHz。
2.2 输出杂散大
由于DDS采用全数字结构,从而不可避免地引入了杂散输出。DDS杂散输出的来源有3个:相位累加器相位舍位误差造成的杂散;幅度量化误差造成的杂散和DAC非理想特性造成的杂散。
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