首页/文章/ 详情

DDS杂散分析

1天前浏览3

         DDS(直接数字频率合成器,Direct Digital Synthesizer)是一种基于数字信号处理技术的频率合成方法,其核心原理是通过数字计算生成高精度、高稳定性的正弦波或其他波形信号。  

               

DDS 主要有参考时钟,相位累加器,存储器 ROM,数模转换器以及低通滤波器等 5 个模块构成.

优点

               

高频率分辨率和快速频率切换(ns 级)。

相位连续,可生成复杂调制信号(如 FSK、PSK)。

集成度高,易于数字化控制。

               

缺点

               

输出频率上限较低(受时钟频率限制)。

杂散信号较多(由相位截断和幅度量化误差引起)。

需配合 LPF 滤除高频噪声。

          
从原理框图不难看出,DDS主要是基于参考时钟,以参考时钟为基准,对参考时钟进行相位等分,查表,DAC转换得到输出的正弦波。

假设系统时钟为 Fc,输出频率为 Fout。每次转动一个角度 360°/2N, 则可以产生一个频率为 Fc/2N的正弦波的相位递增量。那么只要选择恰当的频率控制字 M,使得 Fout / Fc= M / 2N,就可以得到所需要的输出频率 Fout,

Fout = Fc*M / 2N    

相位幅度转换

通过相位累加器,我们已经得到了合成 Fout 频率所对应的相位信息,然后相位幅度转换器把 0°~360°的相位转换成相应相位的幅度值。比如当 DDS 选择为 2V p-p 的输出时,45°对应的幅度值为 0.707V,

这个数值以二进制的形式被送入 DAC。

               

               

杂散分析

从本质上讲DDS是一种采样数据系统,因此采样过程出现的问题DDS都会有,包括量化噪声、混叠、滤波等。

幅度杂散

幅度杂散是有限字长量化引起的,量化噪声中的周期分量就是幅度杂散。    

非线性

DAC是电流源,存在非线性,非线性产生高次谐波,频率为n*f0,当n*f0超过奈奎斯特采样率fs的1/2,就会折叠回0~fs/2,形成杂散。

相位杂散

假设DDS的相位累加字(调谐字)字宽32bit,但实际ROM地址线只有19bit,即相位量化字宽只有19bit,那么后13位截尾舍去。就会出现截断杂散。

相位截断误差会在输出频谱中引入以 k⋅fclk/2N为中心的杂散信号

               

DDS 通过数字相位累加和查表技术实现高精度频率合成,适合需要快速频率切换和高分辨率的场景。尽管存在杂散问题,但其灵活性和数字化优势使其成为现代信号处理的核心技术之一.    


来源:射频通信链
非线性通信控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-07-29
最近编辑:1天前
匹诺曹
签名征集中
获赞 6粉丝 39文章 396课程 0
点赞
收藏
作者推荐

噪声与ADC的关系

引言:什么是信号链?信号链是指一系列接收输入、将信号从一个组件传递到另一个组件并产生输出的信号调节组件。在信号链的过程中会出现一些使信号质量降低的现象,就是噪声。 噪声的定义噪声是任何在信号链中不受欢迎的电气现象。噪声可以分为内部噪声和外部噪声。 半导体器件中的噪声噪声的指定噪声幅度 :半导体噪声由于随机过程导致瞬时幅度不可预测,但其幅度服从高斯(正态)分布。 噪声谱密度 :描述噪声在不同频率下的能量分布。噪声频谱密度通常在特定频率(如1kHz、10kHz、100kHz和1MHz)下指定。噪声类型白噪声源 :具有均匀的谱密度,在任何给定带宽区间内具有相等的能量。粉红噪声源 :谱密度随频率的倒数增加,因此也称为“1/f噪声”。 阅读噪声规格时域规格 :包括峰峰值(Peak-to-Peak)和均方根值(RMS)。频域规格 :包括特定频率点的噪声谱密度。 估计噪声幅度创建噪声谱密度图 :绘制噪声谱密度曲线以帮助估算噪声幅度。计算噪声幅度 :使用积分公式计算特定带宽内的噪声电压。 白噪声热噪声 :存在于所有被动电阻元件中,由电阻介质中电子的随机布朗运动引起。散粒噪声 :当电荷穿越势垒时产生,由通过结点的电流不平滑引起。雪崩噪声 :存在于反向击穿模式的PN结中,如齐纳二极管,由载流子通过物理撞击释放额外载流子引起。 粉红噪声闪烁噪声 :存在于所有类型的晶体管和某些类型的电阻器中,与直流电流相关,由半导体材料中的杂质引起的随机电流波动引起。爆米花噪声 :低频调制电流,由电荷载流子的捕获和发射引起,通常与重金属离子污染有关。 ADDA的噪声除了半导体噪声外,ADDA还有其他噪声和失真来源,包括:量化噪声 :与分辨率、差分非线性、带宽有关。 采样抖动 :在采样时间变化信号时引入噪声。 谐波失真 :由通道内的非线性行为引起。 模拟噪声 :有效噪声参考于ADC的输入或DAC的输出。 如何选择最佳的ADDA确定目标 :分配信号链中的噪声以实现可接受的信噪比(SNR)。 选择分辨率 :使用理想数据转换器的经验公式来确定所需的分辨率。 初步选择ADC :根据所需参数选择初始ADC。SNR= 6.02N+ 1.76dB 计算SINAD :使用计算器输入参数,计算SINAD。 检查噪声分布 :分析各噪声源的相对水平,确定改进方向。 减少量化噪声 :通过选择更高分辨率的ADC来降低量化噪声。 重新检查噪声分布 :验证改进效果。进行噪声分布权衡 :在不同噪声源之间进行权衡以保持SINAD不变。总结信号链中是否使用了ADDA?如果是,它的分辨率是多少?采样率是多少?高频应用(如通信):宽带有噪声和失真最为重要。低频应用(如测量和控制):闪烁噪声和直流精度最为重要。噪声要求是什么?例如,(V_{rms})、(V_{pp})、SNR、SINAD、ENOB等。通道带宽是多少?通过回答这些问题,可以更好地理解信号链中的噪声,并选择合适的ADDA以满足需求。 来源:射频通信链

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈