Sistem DSP memerlukan bentuk gelombang sinusoidal atau penjanaan bentuk gelombang berkala yang lain. Satu kaedah yang digunakan untuk menjana bentuk gelombang ini terutamanya melibatkan ' NCOs (Numerically Controlled Oscillators), di mana akumulator digital digunakan untuk menghasilkan alamat menjadi LUT sinus (jadual carian). Sistem ini sangat biasa dalam kedua-dua perisian & perkakasan. Jadi ia membenarkan perubahan segera dalam frekuensi/fasa segera bentuk gelombang yang dijana sambil mengekalkan sifat fasa malar dalam output. Sebaik sahaja ia digabungkan dengan a DAC untuk menghasilkan bentuk gelombang o/p analog, maka sistem tersebut dikenali sebagai DDS atau Direct Digital Synthesizer. Jadi artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan a pengayun terkawal secara berangka atau NCO – bekerja dengan aplikasi.
Apakah itu Pengayun Kawalan Berangka?
Pengayun dikawal secara berangka ialah penjana isyarat digital yang menjana bentuk gelombang segerak, masa diskret, dan nilai diskret yang secara amnya sinusoidal di mana frekuensi atau fasa isyarat dikawal dalam reka bentuk. Pengayun ini sering digabungkan dengan DAC (penukar digital-ke-analog) pada output untuk membuat DDS langsung atau pensintesis digital. NCO memberikan banyak faedah berbanding jenis pengayun lain dari segi ketepatan, ketangkasan, kebolehpercayaan & kestabilan. Jadi, penguat audio kelas D, penjana nada, kawalan pencahayaan, balast pendarfluor dan litar penalaan radio semuanya mendapat manfaat daripada NCO. Pengayun kawalan berangka digunakan dalam pelbagai sistem komunikasi seperti sistem radar, PLL digital, sistem radio, pemacu bertingkat PSK/ FSK modulator atau demodulator, dan banyak lagi.
ciri-ciri
Ciri-ciri pengayun terkawal secara berangka termasuk yang berikut.
Kekerapan Output
Frekuensi keluaran yang dijana oleh NCO adalah tinggi yang bergantung terutamanya kepada no. daripada bit Contohnya; saiz 20-bit menjana sehingga 32 MHZ, bagaimanapun, saiz 16-bit boleh menjana hanya 500 KHz.
Output Fleksibel
Output NCO boleh ditetapkan kepada kitaran tugas yang stabil sebaliknya kepada bentuk frekuensi nadi.
Berfungsi dalam Tidur Berkuasa Rendah
Pengayun yang dikawal secara berangka boleh berjalan dalam mod tidur & tidak bergantung pada CPU.
Beberapa Sumber Jam
Pengayun yang dikawal secara berangka boleh menggunakan no. sumber jam dalaman & luaran.
Kefungsian Pemasa/kaunter N-bit
Pengayun terkawal secara berangka juga boleh digunakan seperti pemasa/ pembilang 20-bit tujuan umum dalam mod kerja baharu.
Seni Bina Pengayun NCO
Seni bina pengayun terkawal secara berangka ditunjukkan di bawah. Seni bina ini termasuk dua bahagian utama PA (penumpuk fasa) dan PAC (penukar fasa-ke-amplitud).
Penumpuk fasa menambah nilai kawalan frekuensi kepada nilai yang disimpan pada outputnya pada setiap sampel CLK. Penukar fasa kepada amplitud menyediakan sampel amplitud yang sepadan dengan perkataan keluaran penumpuk fasa seperti indeks ke dalam jadual carian isyarat. Kadangkala, interpolasi digunakan dalam kombinasi dengan LUT untuk meningkatkan ketepatan serta mengurangkan hingar ralat fasa. Dalam perisian pengayun yang dikawal secara berangka, prosedur matematik seperti siri kuasa boleh digunakan untuk menterjemah fasa kepada amplitud.
Setelah mencatat masa, PA atau penumpuk fasa hanya mencipta isyarat gigi gergaji modulo 2^N selepas itu ditukar melalui PAC (penukar fasa kepada amplitud) kepada sinusoid sampel. Di sini 'N' ialah no. bit yang dibawa dalam penumpuk fasa.
Bilangan bit yang dibawa seperti 'N' menetapkan resolusi frekuensi pengayun & biasanya jauh lebih tinggi berbanding dengan no. bit yang menerangkan ruang ingatan jadual carian PAC.
Jika kapasiti penukar fasa kepada amplitud ialah 2^M, maka perkataan keluaran penumpuk fasa hendaklah dikurangkan kepada M-bit seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. Tetapi, bit ini digunakan untuk interpolasi. Pengurangan perkataan keluaran fasa tidak mengubah ketepatan kekerapan tetapi ia menghasilkan ralat fasa berkala yang berubah-ubah masa adalah sumber utama produk palsu.
Ketepatan kekerapan berbanding dengan kekerapan CLK hanya dihadkan oleh ketepatan matematik yang digunakan untuk mengira fasa. Oleh kerana pengayun dikawal secara berangka sedar fasa & frekuensi dan boleh diubah suai sedikit untuk menjana keluaran termodulat frekuensi atau termodulat fasa melalui penjumlahan pada nod yang sesuai, jika tidak, berikan output kuadratur.
Bagaimana Pengayun Kawalan Berangka Berfungsi?
Modul NCO menggunakan limpahan penumpuk untuk menjana isyarat keluaran. Jadi, limpahan penumpuk telah dikawal melalui nilai kenaikan yang boleh diubah suai dan bukannya hanya satu isyarat CLK. Ini menawarkan faedah berbanding kaunter dipacu pemasa mudah kerana tahap pembahagian tidak berubah oleh nilai pembahagi Prescaler atau postscaler terhad. Pengayun terkawal secara berangka sangat berguna dalam aplikasi yang memerlukan ketepatan frekuensi & resolusi cemerlang pada kitaran tugas tetap.
Pengayun terkawal secara berangka hanya berfungsi dengan menambah nilai tetap dengan kerap pada penumpuk. Jadi, penambahan akan berlaku pada kadar CLK input. Kadangkala, penumpuk akan melimpah melalui pembawa, yang merupakan keluaran NCO mentah. Ini dengan cekap mengurangkan input CLK melalui nisbah nilai yang disertakan kepada nilai tertinggi penumpuk.
Selanjutnya, output NCO boleh diubah suai dengan hanya meregangkan nadi. Selepas itu, output NCO yang diubah suai diedarkan secara dalaman kepada peranti lain & output secara pilihan kepada pin input/output. Limpahan penumpuk juga boleh menghasilkan gangguan.
Tempoh NCO berubah dalam langkah berasingan untuk menjana kekerapan purata. Jadi output ini bergantung terutamanya pada kapasiti litar penerima untuk purata output NCO untuk mengurangkan ketidakpastian.
Limpahan modul NCO bergantung terutamanya pada formula berikut
Kadar Limpahan Akumulator = Nilai Limpahan Akumulator/Input Kekerapan CLK + Nilai Penambahan.
Apakah Akumulator Fasa?
Ia adalah pembilang modulo-N yang merangkumi keadaan digital 2^N yang dinaikkan untuk setiap isyarat input jam sistem. Saiz kenaikan bergantung terutamanya pada nilai kata penalaan dan M digunakan pada peringkat penambah penumpuk. Perkataan penalaan hanya membetulkan kenaikan balas dalam saiz langkah.
Kelebihan Pengayun NCO
Kelebihan pengayun terkawal secara berangka termasuk yang berikut.
- Pengayun yang dikawal secara berangka menawarkan banyak faedah berbanding jenis pengayun lain dari segi kestabilan, ketepatan & kebolehpercayaan.
- Pengayun ini mempunyai seni bina yang fleksibel supaya ia membenarkan pengaturcaraan dengan mudah seperti kekerapan atau fasa semasa terbang.
- Pengayun yang dikawal secara berangka menawarkan beberapa kelebihan berbanding yang lain jenis pengayun dari segi ketangkasan, ketepatan, kestabilan, dan kebolehpercayaan.
- Faedah NCO membolehkan pereka bentuk mereka bentuk papan dengan lebih cepat, mengurangkan penggunaan kuasa, menjimatkan ruang hartanah papan & mengurangkan kos.
Kegunaan Pengayun NCO
Aplikasi pengayun terkawal secara berangka termasuk yang berikut.
- Pengayun terkawal secara berangka boleh digunakan apabila ketepatan frekuensi tinggi, kawalan frekuensi linear & resolusi cemerlang pada kitaran tugas tetap diperlukan seperti kawalan balast & pencahayaan, bekalan kuasa resonan & penjana nada.
- NCO ialah litar digital biasa yang digunakan dalam pelbagai aplikasi pemasaan seperti penukaran kadar, sintesis frekuensi & penjanaan CLK.
- NCO digunakan terutamanya untuk penjanaan isyarat utama pada cip seperti sinus, kosinus, LFM atau frekuensi linear termodulat, Gaussian dalam SoC.
- Modul NCO ialah pemasa yang menjana isyarat keluaran dengan menggunakan limpahan penumpuk.
- Ini sangat penting dalam aplikasi litar penalaan radio, mengawal pencahayaan, pemberat pendarfluor, penjana nada & penguat audio kelas-D.
- Ini sering digunakan dalam kombinasi dengan DAC di o/p untuk mereka bentuk DDS (pensintesis digital langsung).
- Ini ialah penjana frekuensi digital, digunakan untuk membersihkan isyarat i/p yang bising bagi pengayun.
Ini ialah penjana boleh atur cara frekuensi linear yang digunakan untuk menghasilkan sehingga frekuensi 32 MHz.
Oleh itu, ini semua tentang gambaran keseluruhan pengayun yang dikawal biasa yang berfungsi dengan hanya memasukkan kenaikan kepada penumpuk dalam pada kelebihan yang semakin meningkat setiap isyarat jam input. Jadi, kekerapan keluaran NCO adalah berkadar dengan no. daripada kitaran yang diperolehi untuk penumpuk melimpah. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah itu pengayun?
