Een DSP-systeem heeft de sinusvormige golfvorm of andere periodieke golfvorm nodig. Een methode die wordt gebruikt voor het genereren van deze golfvormen omvat voornamelijk 'NCO's (Numeriek Bestuurde Oscillatoren), waarbij een digitale accumulator wordt gebruikt om het adres in een sinus LUT (lookup table) te produceren. Het systeem is heel gebruikelijk in zowel software als hardware. Het maakt dus onmiddellijke veranderingen mogelijk binnen de directe frequentie/fase van de gegenereerde golfvorm, terwijl een constante fase-eigenschap binnen de uitvoer behouden blijft. Zodra het is opgenomen met een DAC om een analoge o/p-golfvorm te genereren, staat het systeem bekend als DDS of Direct Digital Synthesizer. Dus dit artikel bespreekt een overzicht van a numeriek gestuurde oscillator of NCO – werken met applicaties.
Wat is een numeriek bestuurde oscillator?
Een numeriek bestuurde oscillator is een digitale signaalgenerator die een synchrone golfvorm met discrete tijd en discrete waarde genereert die over het algemeen sinusoïdaal is, waarbij de frequentie of fase van het signaal in het ontwerp wordt geregeld. Deze oscillatoren worden vaak gecombineerd met een DAC (digital-to-analog converter) aan de uitgang om een directe DDS of digitale synthesizer te maken. NCO's bieden veel voordelen ten opzichte van andere soorten oscillatoren op het gebied van nauwkeurigheid, behendigheid, betrouwbaarheid en stabiliteit. Klasse D-audioversterkers, toongeneratoren, lichtregeling, fluorescerende voorschakelapparaten en radioafstemcircuits profiteren dus allemaal van onderofficieren. Een numeriek gestuurde oscillator wordt gebruikt in verschillende communicatiesystemen zoals radarsystemen, digitale PLL's, radiosystemen, drivers multilevel PSK/ FSK modulatoren of demodulators, en nog veel meer.
Functies
De kenmerken van numeriek bestuurde oscillatoren omvatten het volgende.
Uitgangsfrequentie
De uitgangsfrequentie die door NCO wordt gegenereerd, is hoog, wat voornamelijk afhangt van nee. van bits Bijvoorbeeld; een 20-bits grootte genereert tot 32 MHz, maar een 16-bits grootte kan slechts 500 KHz genereren.
Flexibele uitvoer
De uitvoer van NCO kan worden ingesteld op een stabiele duty-cycle of op een pulsfrequentievorm.
Werkt in slaapstand met laag vermogen
De numeriek bestuurde oscillator kan in de slaapstand draaien en is onafhankelijk van de CPU.
Verschillende klokbronnen
De numeriek bestuurde oscillator kan een nee gebruiken. van klokbronnen zowel intern als extern.
N-bit Timer/teller-functionaliteit
De numeriek bestuurde oscillator kan ook worden gebruikt als een algemene 20-bits timer/teller binnen een nieuwe werkmodus.
NCO Oscillator-architectuur
De numeriek bestuurde oscillatorarchitectuur wordt hieronder weergegeven. Deze architectuur omvat twee hoofdonderdelen PA (faseaccumulator) en PAC (fase-naar-amplitude-omzetter).
Een faseaccumulator voegt een frequentieregelwaarde toe aan de waarde die bij elke CLK-sample aan de uitgang wordt vastgehouden. Een fase-naar-amplitude-omzetter levert een overeenkomend amplitudemonster met het uitgangswoord van de faseaccumulator als een index in een signaalopzoektabel. Soms wordt interpolatie gebruikt in combinatie met de LUT om de nauwkeurigheid te verbeteren en de foutruis van de fase te verminderen. In numeriek bestuurde oscillatorsoftware kunnen wiskundige procedures zoals machtreeksen worden gebruikt om fase om te zetten in amplitude.
Eenmaal geklokt, creëert de PA of faseaccumulator eenvoudig een modulo 2^N zaagtandsignaal waarna het via de PAC (fase naar amplitude-omzetter) wordt veranderd in een bemonsterde sinusoïde. Hier is 'N' het nr. van overgedragen bits binnen de faseaccumulator.
Het aantal overgedragen bits zoals 'N' stelt de frequentieresolutie van de oscillator in en is meestal veel hoger in vergelijking met het aantal. van bits die de geheugenruimte van de PAC-opzoektabel beschrijven.
Als de capaciteit van de fase-naar-amplitude-omzetter 2^M is, moet het uitgangswoord van de faseaccumulator worden teruggebracht tot M-bits, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Maar deze bits worden gebruikt voor interpolatie. De woordreductie van de fase-uitvoer verandert de nauwkeurigheid van de frequentie niet, maar genereert een in de tijd variërende periodieke fasefout en is de belangrijkste bron van onechte producten.
De frequentienauwkeurigheid ten opzichte van de CLK-frequentie wordt alleen beperkt door de nauwkeurigheid van de wiskunde die wordt gebruikt om de fase te berekenen. Omdat numeriek bestuurde oscillatoren fase- en frequentiebewust zijn en enigszins kunnen worden gewijzigd om een frequentie-gemoduleerde of fase-gemoduleerde uitvoer te genereren door optelling bij het geschikte knooppunt, anders geven ze kwadratuuruitgangen.
Hoe werkt een numeriek gestuurde oscillator?
De NCO-module gebruikt de overloop van een accu om een uitgangssignaal te genereren. De overloop van de accumulator wordt dus geregeld via een aanpasbare incrementele waarde in plaats van slechts een enkel CLK-signaal. Dit biedt een voordeel ten opzichte van een eenvoudige timergestuurde teller doordat de mate van deling niet verandert door de beperkte Prescaler- of postscaler-delerwaarde. De numeriek gestuurde oscillator is erg handig in toepassingen waar frequentienauwkeurigheid en uitstekende resolutie bij een vaste werkcyclus noodzakelijk zijn.
De numeriek bestuurde oscillator werkt simpelweg door regelmatig een vaste waarde toe te voegen aan een accumulator. Optellingen vinden dus plaats met de invoer-CLK-snelheid. Soms loopt de accumulator over door een carry, wat de output is van onbewerkte NCO. Dit verlaagt op efficiënte wijze de invoer-CLK door de verhouding van de opgenomen waarde tot de hoogste waarde van de accumulator.
Verder kan de uitvoer van NCO worden gewijzigd door simpelweg de puls uit te rekken. Daarna wordt de gewijzigde uitvoer van NCO intern gedistribueerd naar andere randapparatuur en optioneel uitgevoerd naar een input/output-pin. Ook het overlopen van de accu kan voor een onderbreking zorgen.
De NCO-periode verandert in afzonderlijke stappen om een gemiddelde frequentie te genereren. Deze output hangt dus voornamelijk af van de capaciteit van het ontvangende circuit om de output van NCO te middelen om de onzekerheid te verminderen.
De overflow van de NCO-module hangt voornamelijk af van de volgende formule
Overloopsnelheid van accumulator = overloopwaarde van accumulator/invoer CLK-frequentie + toenamewaarde.
Wat is een faseaccumulator?
Het is een modulo-N-teller die 2^N digitale condities bevat die worden verhoogd voor elk klokingangssignaal van het systeem. De incrementgrootte hangt voornamelijk af van de afstemwoordwaarde en de M wordt toegepast op de opteltrap van de accumulator. Het afstemmingswoord legt eenvoudig de tellerverhogingen in de stapgrootte vast.
NCO-oscillatorvoordelen
De numeriek bestuurde oscillatorvoordelen omvatten het volgende.
- Een numeriek gestuurde oscillator biedt veel voordelen ten opzichte van andere oscillatortypes op het gebied van stabiliteit, nauwkeurigheid en betrouwbaarheid.
- Deze oscillatoren hebben een flexibele architectuur, zodat ze gemakkelijk programmeerbaar zijn, zoals on-the-fly frequentie of fase.
- Numeriek gestuurde oscillatoren bieden verschillende voordelen ten opzichte van andere soorten oscillatoren in termen van behendigheid, nauwkeurigheid, stabiliteit en betrouwbaarheid.
- De voordelen van NCO stellen ontwerpers in staat om borden sneller te ontwerpen, het stroomverbruik te verminderen, ruimte aan boord te besparen en de kosten te verlagen.
NCO-oscillator gebruikt
De toepassingen van numeriek bestuurde oscillatoren omvatten het volgende.
- De numeriek gestuurde oscillator is toepasbaar waar hoogfrequente nauwkeurigheid, lineaire frequentieregeling en uitstekende resolutie bij een vaste werkcyclus vereist zijn, zoals ballast- en lichtregeling, resonante voedingen en toongeneratoren.
- NCO's zijn normale digitale circuits die worden gebruikt in een breed scala aan timingtoepassingen, zoals snelheidsconversie, frequentiesynthese en CLK-generatie.
- Een NCO wordt voornamelijk gebruikt voor het genereren van grote signalen op de chip, zoals sinus, cosinus, LFM of lineair frequentiegemoduleerd, Gaussiaans in SoC's.
- De NCO-module is een timer die een uitgangssignaal genereert door gebruik te maken van de overloop van een accumulator.
- Deze zijn erg belangrijk in de toepassingen van radio-afstemcircuits, het regelen van verlichting, fluorescerende ballasten, toongeneratoren en klasse-D audioversterkers.
- Deze worden vaak gebruikt in combinatie met een DAC aan de o/p om een DDS (direct digital synthesizer) te ontwerpen.
- Dit is een digitale frequentiegenerator die wordt gebruikt voor het opschonen van een luidruchtig i/p-signaal van een oscillator.
Dit is een programmeerbare generator met lineaire frequentie die wordt gebruikt om frequenties tot 32 MHz te produceren.
Hier gaat het dus allemaal om een overzicht van een normaal gestuurde oscillator wat werkt door simpelweg een verhoging toe te voegen aan een interne accumulator op de stijgende flank van elk ingangskloksignaal. De uitgangsfrequentie van de onderofficier is dus evenredig met het aantal. van de cycli die het krijgt voor de accu om over te lopen. Hier is een vraag voor u, wat is een oscillator?
