Et DSP-system trenger den sinusformede bølgeformen eller annen periodisk bølgeformgenerering. En metode som brukes for å generere disse bølgeformene involverer hovedsakelig 'NCOs (Numerically Controlled Oscillators), der en digital akkumulator brukes til å produsere adressen til en sinus LUT (oppslagstabell). Systemet er veldig vanlig i både programvare og maskinvare. Så det tillater umiddelbare endringer innenfor den øyeblikkelige frekvensen/fasen til bølgeformen som genereres, samtidig som den opprettholder en konstant faseegenskap i utgangen. Når den er inkorporert med en DAC for å generere en analog o/p-bølgeform, er systemet kjent som DDS eller Direct Digital Synthesizer. Så denne artikkelen diskuterer en oversikt over en numerisk styrt oscillator eller NCO – jobber med applikasjoner.
Hva er en numerisk kontrollert oscillator?
En numerisk styrt oscillator er en digital signalgenerator som genererer en synkron, tidsdiskret og diskret-verdi bølgeform som vanligvis er sinusformet der frekvensen eller fasen til signalet styres i designet. Disse oscillatorene kombineres ofte med en DAC (digital-til-analog-omformer) ved utgangen for å lage en direkte DDS eller digital synthesizer. NCOer gir mange fordeler i forhold til andre typer oscillatorer når det gjelder nøyaktighet, smidighet, pålitelighet og stabilitet. Så klasse D-lydforsterkere, tonegeneratorer, lyskontroll, fluorescerende forkoblinger og radioinnstillingskretser drar alle fordel av NCOer. En numerisk styrt oscillator brukes i ulike kommunikasjonssystemer som radarsystemer, digitale PLLer, radiosystemer, drivere multilevel PSK/ FSK modulatorer eller demodulatorer, og mange flere.
Funksjoner
Funksjonene til numerisk styrte oscillatorer inkluderer følgende.
Utgangsfrekvens
Utgangsfrekvensen generert av NCO er høy som hovedsakelig avhenger av no. av biter For eksempel; en 20-bits størrelse genererer opptil 32 MHz, men en 16-bits størrelse kan kun generere 500 KHz.
Fleksibel utgang
Utgangen til NCO kan settes til en stabil driftssyklus ellers til en pulsfrekvensform.
Fungerer i laveffekts søvn
Den numerisk kontrollerte oscillatoren kan kjøre i hvilemodus og er uavhengig av CPU.
Flere klokkekilder
Den numerisk styrte oscillatoren kan bruke et nei. av klokkekilder både interne og eksterne.
N-bits timer/teller funksjonalitet
Den numerisk styrte oscillatoren kan også brukes som en generell 20-bits timer/teller i en ny arbeidsmodus.
NCO Oscillator Arkitektur
Den numerisk styrte oscillatorarkitekturen er vist nedenfor. Denne arkitekturen inkluderer to hoveddeler PA (faseakkumulator) og PAC (fase-til-amplitude-omformer).
En faseakkumulator legger til en frekvenskontrollverdi til verdien som holdes ved utgangen ved hver CLK-prøve. En fase-til-amplitude-omformer gir en matchende amplitudeprøve med utgangsordet til faseakkumulatoren som en indeks inn i en signaloppslagstabell. Noen ganger brukes interpolasjon i kombinasjon med LUT for å forbedre nøyaktigheten samt redusere feilstøyen til fasen. I numerisk styrt oscillatorprogramvare kan matematiske prosedyrer som effektserier brukes til å oversette fase til amplitude.
Når den er klokket, skaper PA- eller faseakkumulatoren ganske enkelt et modulo 2^N sagtannsignal etter at det endres gjennom PAC (fase til amplitude-omformer) til en samplet sinusoid. Her er 'N' nr. av bårne biter i faseakkumulatoren.
Antall bårne biter som 'N' setter frekvensoppløsningen til oscillatoren og er vanligvis mye høyere sammenlignet med nr. av biter som beskriver PAC-oppslagstabellens minneplass.
Hvis kapasiteten til fase-til-amplitude-omformeren er 2^M, bør utgangsordet til faseakkumulatoren reduseres til M-bits som vist i figuren ovenfor. Men disse bitene brukes til interpolering. Faseutgangsordreduksjonen endrer ikke nøyaktigheten til frekvensen, men den genererer en tidsvarierende periodisk fasefeil som er hovedkilden til falske produkter.
Frekvensnøyaktigheten i forhold til CLK-frekvensen er kun begrenset av nøyaktigheten til matematikken som brukes til å beregne fasen. Fordi numerisk styrte oscillatorer er fase- og frekvensbevisste og kan modifiseres litt for å generere en frekvensmodulert eller fasemodulert utgang ved summering ved den passende noden, ellers gi kvadraturutganger.
Hvordan fungerer en numerisk kontrollert oscillator?
NCO-modulen bruker overløpet fra en akkumulator til å generere et utgangssignal. Så overløpet av akkumulatoren har kontrollert gjennom en modifiserbar inkrementverdi i stedet for bare et enkelt CLK-signal. Dette gir en fordel i forhold til en enkel timer-drevet teller ved at graden av deling ikke endres av den begrensede Prescaler eller postscaler divider-verdien. Den numerisk kontrollerte oscillatoren er svært nyttig i applikasjoner der frekvensnøyaktighet og utmerket oppløsning ved en fast driftssyklus er nødvendig.
Den numerisk styrte oscillatoren fungerer ganske enkelt ved å legge til en fast verdi ofte til en akkumulator. Så tillegg vil skje ved inngangs-CLK-hastigheten. Noen ganger vil akkumulatoren flyte over gjennom en transport, som er utgangen av rå NCO. Dette reduserer effektivt inngangs-CLK gjennom forholdet mellom den inkluderte verdien og den høyeste verdien til akkumulatoren.
Videre kan utgangen til NCO modifiseres ved ganske enkelt å strekke pulsen. Deretter distribueres den modifiserte utgangen til NCO internt til andre perifere enheter og eventuelt ut til en inngangs-/utgangspinne. Overløpet av akkumulatoren kan også gi et avbrudd.
NCO-perioden endres i separate trinn for å generere en gjennomsnittlig frekvens. Så denne utgangen avhenger hovedsakelig av kapasiteten til mottakerkretsen til å snitte utgangen til NCO for å redusere usikkerheten.
NCO-modulens overløp avhenger hovedsakelig av følgende formel
Overløpshastighet for akkumulator = Overløpsverdi for akkumulator/inngang CLK-frekvens + økningsverdi.
Hva er en faseakkumulator?
Det er en modulo-N-teller som inkluderer 2^N digitale forhold som økes for hvert klokkeinngangssignal i systemet. Inkrementstørrelsen avhenger hovedsakelig av innstillingsordverdien, og M-en brukes på adderingstrinnet til akkumulatoren. Innstillingsordet fikser ganske enkelt tellerinkrementer i trinnstørrelsen.
NCO Oscillator Fordeler
De numerisk styrte oscillatorfordelene inkluderer følgende.
- En numerisk styrt oscillator gir mange fordeler sammenlignet med andre oscillatortyper når det gjelder stabilitet, nøyaktighet og pålitelighet.
- Disse oscillatorene har en fleksibel arkitektur slik at de enkelt tillater programmerbarhet som on-the-fly frekvens eller fase.
- Numerisk styrte oscillatorer gir flere fordeler fremfor andre typer oscillatorer når det gjelder smidighet, nøyaktighet, stabilitet og pålitelighet.
- Fordelene med NCO lar designere designe tavler raskere, redusere strømforbruket, spare plass på eiendom og redusere kostnadene.
NCO-oscillatorbruk
Anvendelsene til numerisk styrte oscillatorer inkluderer følgende.
- Den numerisk kontrollerte oscillatoren kan brukes der høyfrekvent nøyaktighet, lineær frekvenskontroll og utmerket oppløsning ved en fast driftssyklus er nødvendig, som ballast- og lysstyring, resonansstrømforsyninger og tonegeneratorer.
- NCOer er normale digitale kretser som brukes i et bredt spekter av timingapplikasjoner som ratekonvertering, frekvenssyntese og CLK-generering.
- En NCO brukes hovedsakelig for generering av hovedsignaler på brikken som sinus, cosinus, LFM eller lineær frekvensmodulert, Gaussisk i SoCs.
- NCO-modulen er en timer som genererer et utgangssignal ved å bruke overløpet fra en akkumulator.
- Disse er svært viktige i bruken av radioinnstillingskretser, kontrollerende belysning, fluorescerende forkoblinger, tonegeneratorer og klasse-D lydforsterkere.
- Disse brukes ofte i kombinasjon med en DAC ved o/p for å designe en DDS (direkte digital synthesizer).
- Dette er en digital frekvensgenerator som brukes til å rense et støyende i/p-signal fra en oscillator.
Dette er en lineær frekvens programmerbar generator som brukes til å produsere opptil 32 MHz frekvenser.
Altså handler dette om en oversikt over en normalt styrt oscillator som fungerer ved ganske enkelt å inkludere et inkrement til en innvendig akkumulator på den økende kanten av hvert inngangsklokkesignal. Så NCOs utgangsfrekvens er proporsjonal med nei. av sykluser det får for akkumulatoren å renne over. Her er et spørsmål til deg, hva er en oscillator?
