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电子设计 2019-03-14 08:10 次阅读

直接数字合成(DDS)是一种用于生成任意频率波形的技术,其输出可以轻松地转换或调谐到另一个频率或相位,而不会出现不连续,相移或其他伪影。它用于无线系统中的调谐和频率控制,无线系统必须扫描各种频率,或支持无线通信系统,频率捷变雷达和时域反射计(TDR)等应用中的许多离散信道。 DDS是其他合成技术(如锁相环(PLL)和FPGA + DAC)的有吸引力的替代方案,因为它在许多应用中具有更小的占位面积,更低的功耗和更低的成本,可提供卓越的性能。

DDS的原理

DDS是一种生成不使用任何传统“振荡器”方法的波形的技术。相反,它使用数字存储器和缓冲器与数字/模拟转换器输出级结合,合成或创建波形的幅度与时间点。此外,DDS输出不必是正弦波;它可以是三角形,正方形或任何其他波形。请注意,尽管我们将其视为频率合成器,但DDS的许多概念都以“相位”为中心。这不是问题,因为相位和频率密切相关;频率是相位的时间变化率(微分),相反,相位是频率的时间积分。

DDS系统中有三个主要功能模块(图1),一个累加器(由相位寄存器和求和点组成),一个相位数字转换器(一个存储器模块也称为相位到幅度)转换器)和数字/模拟转换器(D/A转换器)。它需要一个参考频率输入(通常来自精密或晶体时钟),该参考频率输入由缩放因子分频,缩放因子本身由二进制调谐字建立,并且是累加器的输入。

直接数字合成技术在无线系统中的应用

图1:DDS使用由调谐字控制的累加器来从系统时钟开发子速率时钟;然后,该衍生时钟逐步通过相位 - 幅度/数字转换器存储器,其输出驱动D/A转换器。

相位累加器产生与所需输出波形的相位角相对应的数字,而相位 - 数字转换器产生在该特定相位角处发生的输出幅度的瞬时数字分数。最后,D/A转换器根据相角数据的值提供模拟输出(图2)。对于正弦波输出,相位 - 数字转换器只是正弦波值的查找表,但其他表格可用于其他波形。

直接数字合成技术在无线系统中的应用

图2:DDS每个阶段的数字和模拟波形显示了它如何与大多数数字电路合成输出模拟波形。

您可以将DDS操作视为递增计数器,逐步通过相位 - 数字转换器的查找表中的条目。要更改频率,只需更改计数器增量的速率。考虑到DDS的核心是固定频率参考时钟fc,你怎么能这样做?您可以使用固定频率时钟和数字控制振荡器(NCO)来实现此目的。相位累加器按N计算,通过简单的公式产生与fc相关的频率Fout:

直接数字合成技术在无线系统中的应用

其中M是调谐字的分辨率(24到48位,取决于DDS设计) ),N是fc的脉冲数,匹配相位累加器输出字的最小增量相位变化。因此,调谐字将输出频率定义为参考时钟频率的一部分。

要改变相位或频率,调谐字会发生变化,输出会直接转换到新的频率/相位,而不会出现任何凸起,不连续或其他不希望的失真。因此,无论是在手机还是军用雷达干扰器中,DDS都非常适合快速,灵活的跳频。

虽然这是一种数字技术,但D/A转换器的性能是输出纯度和整体性能的主要因素。它可能是与全数字元件分离的IC,也可能是单个更大的IC,具体取决于所需的性能,供应商的设计和工艺能力,成本和测试问题。几乎所有DDS应用都需要高分辨率,高速,高性能的D/A转换器。

性能参数

由于D/A转换器是关键,其规格通常会限制DDS性能。幸运的是,有许多独立的D/A转换器或单芯片DDS + D/A转换器组件具有非常好的性能,因此该技术非常有用。

D/A转换器输出是一系列不同的振幅点,而不是平滑的正弦波(或其他波形)。对于最常见的情况,即正弦波,D/A转换器输出是一串具有正弦时间包络的脉冲。在频域中,这对应于基频和其别名(图像),具有通常的sin x/x包络(图3)。

低通滤波器用于衰减这些图像并提高基波(基带)正弦输出的纯度。由于第一幅图像的幅度仅比基波幅度低3 dB,因此该滤波器的设计及其抑制图像的方式至关重要。遵循奈奎斯特采样标准,最大输出频率是D/A转换器输出更新速率的一半。

直接数字合成技术在无线系统中的应用

图3:D/A转换器的输出具有通常的sin x/x滚降,此处显示300 MHz时钟和80 MHz正弦波输出。

关键DDS规范包括:

无杂散动态范围(SFDR)是基波信号与输出中最强杂散信号的强度比。它是DAC输出端的最大信号分量,载波或基波的RMS值与下一个最大杂散输出(杂散)分量的RMS值之比;它通常以dBc(相对于载波的dB)来测量,通常具有60到100 dBc之间的值。

相位噪声和抖动(各种源)在很多方面对同一误差源有两种观点,在频域(相位)或时域(抖动)。源包括参考时钟中的抖动,该抖动位于实际DDS电路之外但仍会影响最终性能。

D/A转换器本身的性能。与其他DDS元素无关,存在线性度,量化误差和其他众所周知的转换器误差动态源的习惯问题。

虽然不直观明显,但相位寄存器输出的任何截断都可以导致代码相关的错误。虽然二进制编码的字不会导致这种截断误差,但非二进制编码字和随后的相位噪声截断误差将在频谱中产生杂散。

带宽影响DDS输出可以转换的速率新的频率没有失真。

可用的DDS组件和套件

供应商提供可用于构建DDS功能的组件,以及单IC解决方案。此外,它们还提供评估套件,简化测试和评估,同时消除与布局和PC板设计相关的问题。

Intersil的ISL5314是一个完整的DDS功能,采用48引脚封装(图4)。它包括一个14位D/A转换器,可提供125 Msamples/s的样本更新速率。 16位NCO(DAC向下舍入为14位)由48位中心频率字,48位偏移频率字和40位串行加载调谐字的总和控制。对于快速调谐,NCO通过并行接口加载,而串行接口用于整体IC控制,以减少引脚数和封装尺寸。

直接数字合成技术在无线系统中的应用

图4:Intersil的ISL5314包括一个14位D/A转换器,用于输出,采样更新速率为125 Msamples/s;它由48位中心频率字,48位偏移频率字和40位串行调谐字的总和控制。

直接数字合成技术在无线系统中的应用

图5:ADI公司的AD9952可以在高达200 MHz的正弦波下以高达400 MSsamples/s的速率进行更新;相位噪声低于̵120dBc/Hz,而SFDR》 80 dB。

为了获得完整的性能评估,ADI公司的AD9958/PCB支持AD9958,这是一款双通道,500 Msample/s,10位DDS IC。电路板(图6)包括用于控制和测量AD9958的PC评估软件,用于连接到用于设置和评估的PC的USB接口,以及具有用于电路板控制和数据的频率扫描功能的图形用户界面(GUI)软件分析。

直接数字合成技术在无线系统中的应用

图6:AD9958 DDS IC的AD9958/PCB评估板包括用户的所有相关电路,电源连接,USB接口,设置/测试/评估软件和GUI。

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月光石3W高亮度电源LED光源是一种高性能节能设备,可以处理高热量和高驱动电流。裸露焊盘设计具有从封装到主板的出色热传递。 薄型封装设计适用于各种应用,特别是在高度受限的情况下。 该封装与回流焊接兼容。这将为光源设计者提供更多的自由度和灵活性。特性 高效节能 裸露焊盘,具有出色的传热性能 适用回流焊接工艺 高电流操作 使用寿命长 宽视角 有机硅封装 非ESD敏感(阈值> 16kV) MSL 4产品 应用 签署背光 安全,出口和紧急标志照明 专业照明,如工作照明和阅读灯 零售展示 商业照明 口音或 便携式照明灯,自行车头灯,手电筒灯。 装饰照明 建筑照明 途径照明 街道照明 步行街照明 隧道照明...
发表于 07-04 11:23 7次 阅读
ASMT-MWE2-NNP00 3W Moonstone大功率LED

ASMT-MYE2-NMP00 3W大功率LED

月光石3W高亮度电源LED光源是一种高性能节能设备,可以处理高热量和高驱动电流。裸露焊盘设计具有从封装到主板的出色热传递。 薄型封装设计适用于各种应用,特别是在高度受限的情况下。 该封装与回流焊接兼容。这将为光源设计者提供更多的自由度和灵活性。特性 高效节能 裸露焊盘,具有出色的传热性能 适用回流焊接工艺 高电流操作 使用寿命长 宽视角 有机硅封装 非ESD敏感(阈值> 16kV) MSL 4产品 应用 签署背光 安全,出口和紧急标志照明 专业照明,如工作照明和阅读灯 零售展示 商业照明 口音或 便携式照明灯,自行车头灯,手电筒灯。 装饰照明 建筑照明 途径照明 街道照明 步行街照明 隧道照明...
发表于 07-04 11:22 0次 阅读
ASMT-MYE2-NMP00 3W大功率LED

AFBR-0545Z AFBR-0545Z用于AFBR-5972Z光纤收发器的介质转换器套件

Broadcom AFBR-5972Z收发器模块使系统设计人员能够通过标准塑料光纤(POF)实现100 Mb / s快速以太网数据链路。 AFBR-0545Z媒体转换器套件允许系统设计人员快速评估AFBR-5972Z收发器模块的性能。 套件中的两块板提供了一种简单的解决方案,可将CAT-5以太网转换为塑料光纤,然后再转换回来。这样可以评估以太网运行长达50米的塑料光纤。 收发器模块可与Broadcom Versatile Link连接器(AFBR-4526Z)连接.AFBR-5972Z模块无铅符合RoHS标准。 功能 AFBR-0545Z媒体转换器套件包括: 媒体转换板(2片) 12V直流电源( 2件)加电源适配器(5种,每件2件) 2米POF电缆 用于AFBR-5972Z的双工连接器(P / N HFBR-RSD002Z) CAT 5跳线(2件) AFBR-0545Z应用说明...
发表于 07-04 11:10 0次 阅读
AFBR-0545Z AFBR-0545Z用于AFBR-5972Z光纤收发器的介质转换器套件

AFBR-5803AQZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,外部温度(-40C至100C),RoHS

完全符合FDDI PMD标准的光学性能要求 完全符合FDDI LCF-PMD标准 完全符合ATM 100Mb / s物理层的光学性能要求 完全符合100Base-FX版IEEE 802.3u的光学性能要求 多源1x9封装可选择双工SC或双工ST插座 波峰焊和水洗工艺兼容 3.3V或5V单电源 符合RoHS标准
发表于 07-04 11:08 0次 阅读
AFBR-5803AQZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,外部温度(-40C至100C),RoHS

AFBR-5803ATZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,外部温度(-10C至85C),RoHS

完全符合FDDI PMD标准的光学性能要求 完全符合FDDI LCF-PMD标准 完全符合ATM 100Mb / s物理层的光学性能要求 完全符合100Base-FX版IEEE 802.3u的光学性能要求 多源1x9封装可选择双工SC或双工ST插座 波峰焊和水洗工艺兼容 3.3V或5V单电源 符合RoHS标准
发表于 07-04 11:07 0次 阅读
AFBR-5803ATZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,外部温度(-10C至85C),RoHS

AFBR-5803AZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,外部温度(-10C至85C),RoHS

完全符合FDDI PMD标准的光学性能要求 完全符合FDDI LCF-PMD标准 完全符合ATM 100Mb / s物理层的光学性能要求 完全符合100Base-FX版IEEE 802.3u的光学性能要求 多源1x9封装可选择双工SC或双工ST插座 波峰焊和水洗工艺兼容 - 3.3V或5V单电源 符合RoHS标准
发表于 07-04 11:07 0次 阅读
AFBR-5803AZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,外部温度(-10C至85C),RoHS

AFBR-5803Z 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,符合RoHS标准

完全符合FDDI PMD标准的光学性能要求 完全符合FDDI LCF-PMD标准 完全符合ATM 100Mb / s物理层的光学性能要求 完全符合100Base-FX版IEEE 802.3u的光学性能要求 多源1x9封装可选择双工SC或双工ST插座 波峰焊和水洗工艺兼容 3.3V或5V单电源 符合RoHS标准
发表于 07-04 11:07 0次 阅读
AFBR-5803Z 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,符合RoHS标准

AFBR-5803TZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,符合RoHS标准

完全符合FDDI PMD标准的光学性能要求 完全符合FDDI LCF-PMD标准 完全符合ATM 100Mb / s物理层的光学性能要求 完全符合100Base-FX版IEEE 802.3u的光学性能要求 多源1x9封装可选择双工SC或双工ST插座 波峰焊和水洗工艺兼容 3.3V或5V单电源 符合RoHS标准
发表于 07-04 11:07 0次 阅读
AFBR-5803TZ 125 MBd MMF收发器,用于快速以太网(100Base-FX)/ ATM / FDDI,1x9,符合RoHS标准

HFBR-1523Z 适用于工业应用的40 KBd低电流/外部距离链路发送器,水平封装,1x4,符合RoHS标准

符合RoHS标准 低成本光纤组件 增强型数字链路:dc-5 MBd 扩展距离链接最大120 m,40 kBd 低电流链路:6 mA峰值电源电流 水平和垂直安装 联锁功能 高抗噪性 易于连接:单工,双工和锁定连接器 阻燃 变送器采用660 nm红色LED为了便于查看 与标准TTL电路兼容 可根据要求提供3D模型
发表于 07-04 11:03 6次 阅读
HFBR-1523Z 适用于工业应用的40 KBd低电流/外部距离链路发送器,水平封装,1x4,符合RoHS标准

BCM8305 四路低功耗单向10 GbE CDR / Eye Opener®

与EyeOpener®完全集成的多速率CDR,限制放大器和信号丢失检测,工作速率为10 GbE。   BCM8305非常适用于40 GbE模块和4 x 10 GbE应用,以及用于在线卡上重新定时10G信号以符合SFI / XFI标准。 BCM8305提供高抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛IEEE标准。 BCM8305可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8305采用8 mm x 8 mm,81引脚BGA封装。 特性 完全集成的多速率四核CDR 集成限幅放大器 信号丢失检测 可编程均衡,以适应信号丢失,允许在非常长的PCB走线上进行接口...
发表于 07-04 10:24 4次 阅读
BCM8305 四路低功耗单向10 GbE CDR / Eye Opener®

BCM8325 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / Eye Opener®

完全集成的多速率CDR与EyeOpener®,限制放大器和信号丢失检测,工作在10 GbE。 BCM8325非常适用于40 GbE模块和4x 10 GbE应用,以及用于在线卡上重新定时10G信号以符合SFI / XFI标准。   BCM8325提供高电平 - 抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛(OIF)IEEE标准。 BCM8325可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8325采用8 mm x 8 mm,81引脚BGA封装。 功能 低延迟...
发表于 07-04 10:24 9次 阅读
BCM8325 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / Eye Opener®

BCM8302 双速多速率10-Gb / s低功耗CDR / EyeOpener®

完全集成的多速率时钟和数据恢复(CDR)芯片,带有EyeOpener®,限制放大器和信号丢失检测,工作速率从8.5 Gb / s到11.4 Gb / s。  BCM8302提供高抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛(OIF),IEEE 802.3ae,Telcordia®,ANSI和ITU-T抖动标准。用户可以选择BCM8302参考时钟输入频率,线速率除以16或64. BCM8302可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8302有两种封装:5 mm x 5 mm,36引脚BGA和6 mm x 6 mm,49引脚BGA,球间距为0.8 mm。  特性 完全集成的多速率双CDR 速率从8.5 Gb / s到11.4 Gb / s 高抖动容限和低抖动生成 符合光互联网论坛(OIF),IEEE 802.3ae,Telcordia,ANSI和ITU-T抖动标准...
发表于 07-04 10:22 7次 阅读
BCM8302 双速多速率10-Gb / s低功耗CDR / EyeOpener®

BCM8324 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / EyeOpener®

完全集成的多速率CDR与EyeOpener®,限制放大器和信号丢失检测,工作在8.5 Gb / s至11.4 Gb / s。   BCM8324非常适用于40-GbE模块和4x 10G应用中的应用,以及用于在线路卡上重新定时10G信号以符合SFI / XFI标准。 BCM8324提供高抖动容限和低抖动生成,旨在符合光互联网论坛(OIF),IEEE 802.3ae,Telcordia®,ANSI和ITU-T抖动标准。 BCM8324可以采用1.0V单电源供电,无需任何特殊的电源排序要求。 BCM8324采用8 mm x 8 mm,81引脚BGA封装。 功能 可编程Tx预加重 可编程Rx均衡器 低延迟...
发表于 07-04 10:22 8次 阅读
BCM8324 四路低功耗单向10 GbE无参考CDR / EyeOpener®

BCM97271 VOICE STB DEVELOPMENT KIT FOR AMAZON AVS UltraHD STB的远场语音控制

Broadcom ® BCM97271亚马逊Alexa语音服务(AVS)语音STB开发套件允许Broadcom OEM客户使用Alexa快速创建机顶盒内置。 Broadcom的STB SoC集成了允许直接连接多个麦克风的接口。通用和专用计算资源在将干净的音频传递到Amazon Voice Service之前执行麦克风输入的预处理。 该参考套件预先集成了一整套Broadcom机顶盒软件,可以广泛应用于Broadcom的机顶盒SoC。  完整的Broadcom BCM97271语音参考设计利用BCM97271VC4L平台,最多包含四个麦克风,基于BCM7271 STB SoC。 功能 行业领先的声学处理性能和电源效率实现AVS 使用适用于Linux的Alexa智能屏幕和电视设备SDK引人注目的交互式视觉效果 Amazon Wake Word引擎 与Broadcom无缝集成Nexus机顶盒Linux参考软件 开箱即用的操作,可通过未来更新支持的附加功能进行升级 四核Broadcom B53 CPU SoC 将2至4个数字MEM I2S / TDM麦克风直接连接至SoC 无需外部DSP或信号处理 从待机状态唤醒STB / TV(在SoC中) - 具体用于将STB / TV从待机状态转换为活动状态的关键字和命令 4Kp60 10位视频和通过HDMI TX...
发表于 07-04 10:06 6次 阅读
BCM97271 VOICE STB DEVELOPMENT KIT FOR AMAZON AVS UltraHD STB的远场语音控制

BCM94201 通用卫星接收器

Broadcom的BCM94201是一个卫星接收机评估系统参考设计。   Broadcom的BCM94201卫星接收机评估系统是旨在供硬件和软件工程师用作加速BCM4201系统设计周期的基准和开发工具。该参考设计提供了一个评估BCM4201通用卫星接收器的平台,该接收器支持Digicipher II,DIRECTV和DVB标准。这种紧凑的独立系统为快速技术集成提供了完整的开发环境。  功能 基于Broadcom BCM4201通用卫星的参考设计接收器 DIRECTV或DVB格式的标准MPEG-2输出 需要+ 3.3V,+ 5V,+ 28V和LNB功率的24针电源连接器 应用程序 机顶盒 ...
发表于 07-04 10:05 10次 阅读
BCM94201 通用卫星接收器

BCM7428 IP HD STB客户端SoC

BCM7428是一个客户端片上系统(SoC),用于基于HD的IP机顶盒,集成了MoCA技术。   BCM7428是具有集成MoCA技术的Broadcom SoC器件系列的一部分。通过将MoCA 2.0直接集成到STB SoC中,Broadcom可以提供双倍的视频带宽,更高的安全性和更低的功耗要求。 MoCA 2.0支持改进的数据包错误率,为运营商提供更高的服务质量(QoS)级别,并有效地将更多数量的调谐器/解调器集成到下一代STB和网关设备中。 功能 MoCA 2.0使家庭网络带宽增加一倍以上,提高家庭视频质量和分布 通过先进的电源管理技术实现更高能效的系统-power sleep和Wake-on-Lan(WOL)模式 支持更高级别的安全性以增强内容保护 基于40 nm工艺技术 Powered通过高性能双线程Zephyr CPU提供3000 DMIPS 应用程序 机顶盒 HDTV 家庭网关  IPTV  ...
发表于 07-04 10:01 12次 阅读
BCM7428 IP HD STB客户端SoC

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