Цифровий синтез частоти (стр. 2 из 2)
Рисунок 4. – Типовий фазовий шум DDS
В деяких випадках, наприклад при здійсненні FSK-модуляції, потрібна максимальна швидкість перебудови.
Для таких цілей в багатьох DDS є два окремі регістри частоти, які можуть перемикатися логічним сигналом. Цей сигнал фактично є модуляційним входом FSK. Прикладом таких DDS є AD9852, AD9853, AD9835 і ін.
Іноді можуть виникнути проблеми у зв'язку з тим, що різке перемикання з однієї частоти на іншу при FSK модуляції викликає появу побічних продуктів перетворення, які розширюють спектр вихідного сигналу.
Для вирішення цієї проблеми застосовують метод, званий Ramped-FSK. Правильніше не різко перемикатися між частотами, а плавно переходити з однієї частоти на іншу. AD9852 має вбудовану нагоду здійснювати Ramped-FSK, і користувач може програмувати швидкість переходу з однієї частоти на іншу.
Акумулятор фази DDS має типову розрядність 32 або 48 біт. Але лише частина розрядів використовується для адресації ПЗП з таблицею синуса. Це вимушена міра, викликана необхідністю зменшення розмірів ПЗП до розумних меж.
Дійсно, якби використовувалися всі 32 біти, а кожен відлік в ПЗП кодувався б одним байтом, то необхідний об'єм ПЗП склав би 4 Гбайта! Тому для адресації ПЗП використовується лише декілька старших розрядів акумулятора фази. Усікання коду фази є внутрішньою операцією DDS і ззовні змінити нічого не можна.
Відкидання молодших бітів приводить до виникнення помилки в представленні фази. Як наслідок, це приводить до появи погрішності амплітуди при перетворенні фази в амплітуду, яке має місце в DDS. Більш того, ця погрішність є періодичною, оскільки залежно від коду частоти стану акумулятора фази повторюються частіше або рідше.
В результаті в спектрі вихідного сигналу з'являються окремі складові, викликані усіканням коду фази. На розподіл фаз і амплітуд цих складових впливають три чинники:
- розрядність акумулятора фази (А бітний);
- розрядність слова фази після усікання (P бітний);
- значення коду частоти (T).
При деяких значеннях коду частоти становлячі, викликані усіканням коду фази, відсутні зовсім, тоді як при деяких інших значеннях коду частоти ці складові мають максимальний рівень.
Коли величина A-P рівна 4 і більш (звичне значення для реальних DDS), максимальний рівень складових, викликаних усіканням коду фази, достатньо точно можна визначити як –6,02ґP дБ.
Наприклад, 32-розрядний DDS з 12-розрядним кодом фази має максимальний рівень цих становлячи –72 дБ. Причому найгіршим є випадок, коли найбільший загальний дільник T і 2(A-P) рівний 2(A-P-1), іншими словами, коли у відкиданій частині коду фази старший біт завжди рівний 1, а вся решта біт — 0.
Інший граничний випадок відповідає відсутності складових. При цьому найбільший загальний дільник T і 2(A-P) повинен бути рівний 2(A-P), іншими словами, коли у відкиданій частині коду фази завжди всі нулі. Всі інші значення коду частоти дають проміжні рівні складових, викликаних усіканням коду фази.
Частотний розподіл складових, викликаних усіканням коду фази, не може бути проаналізоване так просто, як їх максимальна амплітуда. Розглядаючи питання на якісному рівні, можна сказати, що усікання фази приводить до появи її помилки, величина якої міняється по пилкоподібному закону. Сигнал помилки з'являється в результаті відкидання бітів коду фази.
Тому для того, щоб обчислити частоту цього сигналу, можна розглянути лише ту частину акумулятора фази, яка відкидається при усіканні її коду. Розрядність цієї частини акумулятора рівна числу відкиданих бітів (B). Відповідно, вона здатна сприймати лише молодшу частину коду частоти з розрядністю В. Тогда частота пилкоподібного сигналу помилки буде рівна
FCLKx(ET/2B),
де FCLK — частота дискретизації; ET — еквівалентний код частоти, представлений значенням відкинутих бітів при виконанні усікання повного коду частоти; B — розрядність ET (кількість відкинутих бітів).
При цьому необхідно враховувати, що частота пилкоподібного сигналу або її гармоніки можуть лежати на частотах вище FCLK/2.
В цьому випадку вони здатні потрапити в робочу область частот в результаті дзеркального відображення спектру щодо частот n·FCLK. На рисунку 5 приведені залежності рівня побічних компонентів від розрядності коду фази для ЦАП різної розрядності.
Необмежено нарощувати розрядність коду фази немає необхідності ще і тому, що зниження рівня побічних компонентів відбувається лише до певного значення, залежного від рівня шумів квантування ЦАП.
На практиці розрядність коду фази повинна бути на 2–3 розряди більше, ніж розрядність застосованого ЦАП.
Рисунок 5. – Рівень побічних компонентів залежно від розрядності коду фази
Слід зазначити, що існують методи зменшення впливу усікання коду фази, засновані на додаванні до фазової інформації псевдо випадкового шуму.Таким чином, вдається зменшити енергію відповідних побічних компонентів, зате при цьому збільшується загальний шумовий поріг.