Digital Computing Syntetisaattori
Digital Computational Synthesizer (DDS ), joka tunnetaan myös nimellä Direct Digital Synthesis (DDS) -piiri, on elektroninen laite, joka on suunniteltu syntetisoimaan mielivaltaisia aaltomuotoja ja taajuuksia yhdestä kellogeneraattorin toimittamasta referenssitaajuudesta . DDS:lle on ominaista, että syntetisoidun signaalin näytteet lasketaan digitaalisilla menetelmillä, minkä jälkeen ne siirretään digitaali-analogimuuntimeen (DAC), jossa ne muunnetaan analogiseen muotoon ( jännite tai virta ) . .
Tässä DDS eroaa muihin periaatteisiin perustuvista taajuussyntetisaattoreista, esimerkiksi PLL .
Kuinka se toimii
DDS:n tärkeimmät toimintalohkot ovat: vaiheakku, vaihe-amplitudimuunnin, DAC ja alipäästösuodatin . Lisäksi DDS sisältää tietyn määrän muistia , joka tallentaa syntetisoidun signaalin parametrit, kuten taajuuden , vaiheen , amplitudin , muodon jne.
Jokaisessa referenssitaajuuden jaksossa vaiheakku (yleensä binäärilaskuri) kasvattaa arvoaan muistisoluun kirjoitetulla arvolla, johon kirjoitettua lukua kutsutaan yleensä vaiheinkrementiksi. Tämän seurauksena vaiheakun arvo kasvaa lineaarisesti ajan myötä. Sitten kussakin syklissä tällä tavalla laskettu vaihearvo muunnetaan amplitudiarvoksi. Periaatteessa tämä muunnos voi olla mielivaltainen ja riippuu sovelluksesta. Käytännössä yleisimmässä tapauksessa harmonisten värähtelyjen synteesiä varten lasketaan virran vaihearvon sini . Laskennan tulos syötetään DAC:n sisäänmenoon, jonka lähtösignaali tasoitetaan näytteenottovaiheista alipäästösuodattimella.
Ominaisuudet
Yksi tällaisten laitteiden tärkeistä ominaisuuksista on toistettavien taajuuksien arvojen asettamisen korkea resoluutio ja niiden absoluuttinen tarkkuus (olettaen, että pääoskillaattori on ihanteellinen). Laitteita on saatavana alle 0,00001 Hz:n viritystaajuudella, lähtötaajuudella nollasta satoihin megahertseihin ja referenssitaajuudella gigahertsin luokkaa [1] [2] .
Lähtötaajuuden virittämisen nopeus (aika) arvosta toiseen on erittäin korkea ja vakaa, ja sen määrää pääasiassa vain analogisen palautussuodattimen impulssivasteen kesto syntetisaattorin lähdössä; itse rakenneuudistus tapahtuu lähes välittömästi. Viritysaika ei riipu alku- ja lopputaajuuksien välisestä erosta. Jotkut tämän tyyppiset syntetisaattorit tarjoavat muun muassa automaattisen lineaarisen lisäyksen tai taajuushyppelyn . Tässä tapauksessa vaiheen lisäys ei ole vakio, vaan vaihtelee tietyn lain mukaan.
Haittapuolena voidaan todeta korkeampi tehonkulutus verrattuna PLL-ratkaisuihin suuresta laskutoimituksesta johtuen ja syntetisoidun signaalin spektrin epäharmonisten harhakomponenttien korkeampi taso.
Käytännön toteutus
Selkeä esimerkki kuvatun periaatteen toteutuksesta voi olla seuraava koodi C -kielellä :
#include <math.h> int next_amp ( int dph ) { staattinen välivaihe = 0 ; _ int amp ; vaihe += dph ; amp = 511,5 * sin ( 2 * M_PI * vaihe / 0x100000000L ); paluu & ; }Tässä dph on vaiheen lisäys, vaihe on nykyinen (hetkellinen) vaihe, amp on syntetisoidun harmonisen signaalin virran (hetkellinen) amplitudi. Jos next_amp-funktiota kutsutaan kellotaajuudella , sen palautusarvot ovat näytteitä sinimuotoisesta signaalista, jonka taajuus ja amplitudi on 511,5 (huolimatta siitä, että paluuarvot ovat itse kokonaislukuja). Tämä amplitudi vastaa 10-bittisen DAC:n tuloaluetta.
Tässä käytetään myös sinifunktion jaksollisuusominaisuutta, nimittäin sitä, että vaiheakun ylivuodotessa sen arvo muuttuu 2 32 , ja siniargumentti muuttuu 2π, mikä ei vaikuta tulokseen.