DDS مولد فرکانس دیجیتالی است . امروزه DDS در صنعت پیشرفت چشمگیری داشته به طوری که توانایی در دقت تولید و کنترل شکل موج با فرکانسها و مشخصات مختلف به یک خواسته مشترک در صنعت تبدیل شده است . در فراهم آوردن منابعی با رنج فرکانسی وسیع ( در حد چند میکرو هرتز تا چندین مگا هرتز که یکی از مهمترین ملاکهای انتخاب این روش بجای روشهای دیگر تولید فرکانس می باشد . ) با نویز فازی کم به منظور ساختن ارتباطی مناسب ، یا صرفا تولید فرکانس برای کاربردهای صنعتی ، راحتی کار و حجم کم و قیمت پایین، مهمترین ملاکهای طراحی می باشد.
گزینه های متفاوت تولید فرکانس از PLL در فرکانسهای خیلی بالا گرفته تا برنامه ریزی دینامیکی خروجی DAC برای تولید فرکانس در رنج پایین پیش روی یک طراح میباشد . اما تولید فرکانس به روش DDS بسرعت جایگزین روشهای دیگر تولید فرکانس توسط طراحان خواهد شد . این استقبال به این دلیل است که می توان دستگاه های قابل برنامه ریزی ساخت ، که می توانند سیگنال های انالوگ با دقت و رزولوشن بالایی تولید کنند . علاوه بر این پیشرفت های مستمر در تکنولو***ژی طراحی وساخت باعث کاهش قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی وقیمت شده است .
هدف از سنتز فرکانسی ، به دست آوردن تعداد زیادی فرکانس های پایدار ، تنها با بهره گیری از یک فرکانس مرجع ثابت و عموما کریستال ، می باشد . مهمترین روش برای منظور فوق استفاده از حلقه قفل فاز (PLL ) می باشد که در آن با تغییر ضریب تقسیم یک تقسیم کننده ، مضارب فرکانس مرجع حاصل می شوند . اما از اشکالات عمده این روش می توان به عدم دسترسی به تفکیک پذیری فرکانسی خیلی کم و در نتیجه عدم توانایی سنتز فرکانس های خیلی کم ( عموما بیش از 1KHz ) ، احتیاج به فیلتر با افت زیاد در فرکانس مرجع و در نتیجه امکان ایجاد ناپایداری در PLL ، احتیاج به یک VCO باند پهن و دامنه ثابت برای داشتن رنج فرکانسی زیاد و عدم پیوستگی فاز و وجود پاسخ های گذرا هنگام تغییر فرکانس خروجی اشاره نمود . از طرف دیگر روش سنتز DDS اشکالات فوق را ندارد . از روش های مهم و در حال رواج برای سنتز فرکانسی با استفاده از یک فرکانس ثابت ، روش DDS می باشد .
DDS روشی برای تولید شکل موج آنالوگ می باشد (معمولا سینوسی) که این کار را با ساخت یک سیگنال متغیر با زمان به فرم دیجیتال و سپس تبدیل آن به سیگنال آنالوگ (DAC) انجام می دهد . عملکرد دیجیتالی قطعات و بخشهای مختلف DDS ، این دستگاه را دارای خصوصیاتی چون سوئیچ فرکانسی سریع در خروجی ، دقت فرکانسی بالا و عملکرد در یک طیف فرکانسی وسیع ، می کند . با توجه به پیشرفت های حاصله در تکنولوژی طراحی و ساخت ، DDS های امروزی کم حجم تر و با تلفات توان کمتری ارائه می شوند .
مزایای اصلی استفاده از DDS
آی سی های DDS از قبیل AD9833 توسط پورت های سریال سریع SPI برنامه ریزی میشوند و تنها به یک کلاک خارجی برای تولید یک شکل موج سینوسی ساده نیاز دارند .آی سی های DDS موجود در بازار می توانند فرکانس هایی کمتر از 1Hz تا 400 MHz (با استفاده از یک کلاک 1GHz) تولید کنند از مزایای آن می توان :
1- قیمت کم ومصرف پایین
2- حجم کم همراه با عملکرد عالی در برنامه ریزی دیجیتالی شکل موج خروجی را نام برد .
در صورت استفاده از یک جدول سینوسی انباره فاز آدرس فاز را برای جدول سینوسی محاسبه می کند ، این جدول حاوی مقدار دامنه دیجیتالی متناظر با سینوس زاویه فاز که باید در خروجی DAC قرار گیرد ، می باشد . در مرحله بعد DAC این مقدار را به جریان یا ولتاژ متناظر آن تبدیل می کند . به منظور تولید یک شکل موج سینوسی فرکانس ثابت ، مقدار ثابتی ( افزایش فاز که توسط یک عدد باینری موجود در رجیستر فرکانس مشخص می شود ) در هر سیکل کریستال اسیلاتور به انباره فاز اضافه می شود . در صورتی که این افزایش فاز بزرگ باشد انباره فاز دفعات بیشتری جدول سینوسی را جاروب کرده و شکل موج سینوسی فرکانس بالایی را تولید می کند . اگر این افزایش فاز کوچک باشد ، انباره فاز دفعات کمتری جدول سینوسی را جاروب کرده و شکل موج سینوسی با فرکانس کمتری را تولید می کند .
منظور از یک DDS کامل چیست ؟
مجموعه ای از یک DAC و یک DDS روی یک Chip واحد به عنوان یک DDS کامل شناخته می شوند .
انباره فاز
سیگنال های سینوسی زمان پیوسته با دوره تناوب 0 تا 2 می باشند . تابع حامل شمارنده فاز به انباره فاز این امکان را می دهد تا به عنوان یک چرخ فاز در DDS عمل کند .
توجه کنید . هر نقطه معین روی چرخ فاز متناظر با هر نقطه روی یک سیکل سینوسی می باشد . با چرخش بردار حول چرخ فازی شکل موج سینوسی متناظر با آن در خروجی ساخته می شود . یک چرخش کامل بردار با سرعت ثابت حول چرخ فاز موجب ایجاد یک سیکل کامل سینوسی در خروجی میشود . انباره فاز مقادیر فازی را با گام های برابر و مساوی همراه با چرخش خطی بردار حول چرخ فاز را فراهم می کند . محتوای انباره فاز ، متناظر با نقاط روی یک دوره تناوب سیگنال سینوسی خروجی می باشد .
انباره فاز در حقیقت یک شمارنده فاز با اندازه گام M می باشد که عدد ذخیره شده در آن در هر کلاک یکبار اضافه می شود . اندازه M با توجه به عدد ورودی توسط کاربر و فرمول موجود در AVR تعیین می شود و در رجیستر فرکانس قرار می گیرد . کلمه M اندازه گام فازی در هر کلاک را شکل می دهد . این مقدار مشخص می کند که از چه تعداد نقطه موجود در چرخ فاز پرش کند . هر چقدر اندازه پرش بزرگتر باشد ، انباره فاز سریع تر سر ریز کرده (با سرعت بیشتری جدول سینوسی را جاروب می کند) وشکل موج سینوسی معادل آن کامل می شود . تعداد نقاط فاز گسسته محتوی چرخ فاز که نشان دهنده ی دقت تنظیم DDS می باشد توسط رزولوشن انباره فاز n مشخص می شود . به عنوان مثال برای یک انباره فاز با n مساوی 28 بیت ومقدار M=00…0001 موجب می شود تا انباره فاز بعد از سیکل ساعت (افزایش) سر ریز کند .
منابع:
1001daneshjo.ir
etesalkootah.ir
