Ein numerisch kontrollierter Oszillator (NCO) ist ein Digitalsignalgenerator, der einen gleichzeitigen (d. h. abgestoppt), diskrete Zeit, getrennt geschätzte Darstellung einer Wellenform, gewöhnlich sinusförmig schafft. NCOs werden häufig in Verbindung mit einem zum Analogon digitalen Konverter (DAC) an der Produktion verwendet, um einen direkten Digitalsynthesizer (DDS) zu schaffen.

Numerisch kontrollierte Oszillatoren bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen Typen von Oszillatoren in Bezug auf Behändigkeit, Genauigkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit an. NCOs werden in vielen Kommunikationssystemen einschließlich des digitalen/unten Konverter verwendet, die in 3G Radio und Softwareradiosysteme, digitaler PLLs, Radarsysteme, Fahrer für optische oder akustische Übertragungen und Mehrniveau FSK/PSK Modulatoren/Demodulatoren verwendet sind.

Operation

Ein UNTEROFFIZIER besteht allgemein aus zwei Teilen:

• Ein Phase-Akkumulator (PA), der zum an seiner Produktion gehaltenen Wert einen Frequenzkontrollwert an jeder Uhr-Probe hinzufügt.
• Ein Konverter der Phase zum Umfang (PAC), der das Phase-Akkumulator-Produktionswort (Phase-Wort) gewöhnlich als ein Index in eine Wellenform-Nachschlagetabelle (LUT) verwendet, um eine entsprechende Umfang-Probe zur Verfügung zu stellen. Manchmal wird Interpolation mit der Nachschlagetabelle verwendet, um bessere Genauigkeit zur Verfügung zu stellen und Phase-Fehlergeräusch zu reduzieren. Andere Methoden, Phase zum Umfang einschließlich mathematischer Algorithmen wie Macht-Reihe umzuwandeln, können besonders in einem Software-UNTEROFFIZIER verwendet werden.

Wenn abgestoppt, schafft der Phase-Akkumulator (PA) eine modulo-2 Sägezahnwellenform, die dann durch den Konverter der Phase zum Umfang (PAC) zu einem probierten sinusoid umgewandelt wird, wo N die Zahl von im Phase-Akkumulator getragenen Bit ist. N setzt die UNTEROFFIZIER-Frequenzentschlossenheit und ist normalerweise viel größer als die Zahl von Bit, die den Speicherraum der PAC Nachschlagetabelle definieren. Wenn die PAC Kapazität 2 ist, muss das PAPA-Produktionswort zur M Bit, wie gezeigt, in der Abbildung 1 gestutzt sein. Jedoch können die gestutzten Bit für die Interpolation verwendet werden. Die Stutzung des Phase-Produktionswortes betrifft die Frequenzgenauigkeit nicht, aber erzeugt einen zeitändernden periodischen Phase-Fehler, der eine primäre Quelle von unechten Produkten ist. Ein anderer unechter Produktgenerationsmechanismus ist begrenzte Wortlänge-Effekten der PAC Produktion (Umfang) Wort.

Die Frequenzgenauigkeit hinsichtlich der Uhr-Frequenz wird nur durch die Präzision der Arithmetik beschränkt, die verwendet ist, um die Phase zu schätzen. NCOs sind Phase - und frequenzflink, und können trivial modifiziert werden, um Phase-abgestimmt oder frequenzabgestimmt durch die Summierung am passenden Knoten zu erzeugen, oder Quadratur-Produktionen, wie gezeigt, in der Zahl zur Verfügung zu stellen.

Phase-Akkumulator

Ein binärer Phase-Akkumulator besteht aus einem N-Bit binäre Viper und ein konfiguriertes wie gezeigtes Register in der Abbildung 1. Jeder Uhr-Zyklus erzeugt eine neue N-Bit-Produktion, die aus der vorherigen Produktion besteht, die beim Register erhalten ist, das mit dem Frequenzkontrollwort (FCW) summiert ist, das für eine gegebene Produktionsfrequenz unveränderlich ist. Die resultierende Produktionswellenform ist eine Treppe mit der Schritt-Größe, dem Wert der ganzen Zahl des FCW. In einigen Konfigurationen wird die Phase-Produktion von der Produktion des Registers genommen, das eine Uhr-Zyklus-Latenz einführt, aber der Viper erlaubt, an einer höheren Uhr-Rate zu funktionieren.

Die Viper wird entworfen, um überzufließen, wenn die Summe des absoluten Werts seines operands seine Kapazität (21) überschreitet. Die Überschwemmung hat gebissen wird so verworfen die Produktionswortbreite ist immer seiner Eingangswortbreite gleich. Der Rest, genannt das restliche, wird im Register und den Zyklus-Wiederholungen versorgt, dieses Mal davon anfangend (sieh Abbildung 2). Da ein Phase-Akkumulator eine Zustandsmaschine ist, schließlich muss das restliche an einer Probe K zum Anfangswert zurückkehren. Der Zwischenraum K wird die durch gegebene großartige Wiederholungsrate (GRR) genannt

wo GCD die größte allgemeine Teiler-Funktion ist. Der GRR vertritt die wahre Periodizität für einen gegebenen, der für einen hohen Entschlossenheits-UNTEROFFIZIER sehr lang sein kann. Gewöhnlich interessieren wir uns mehr für die Betriebsfrequenz, die durch die durchschnittliche Überschwemmungsrate bestimmt ist, die durch gegeben ist

: (1)

Die Frequenzentschlossenheit, definiert als die kleinstmögliche zusätzliche Änderung in der Frequenz, wird durch gegeben

: (2)

Gleichung (1) Shows, deren vom Phase-Akkumulator als ein programmierbarer Frequenzteiler der nichtganzen Zahl gedacht werden kann, teilt Verhältnis.

Konverter der Phase zum Umfang

Der Konverter des Phase-Umfangs schafft die Beispielgebiet-Wellenform vom gestutzten vom PAPA erhaltenen Phase-Produktionswort. Der PAC kann ein einfacher gelesener nur Gedächtnis sein, das 2 aneinander grenzende Proben der gewünschten Produktionswellenform enthält, die normalerweise ein sinusoid ist. Oftmals, obwohl verschiedene Tricks verwendet werden, um den Betrag des erforderlichen Gedächtnisses zu reduzieren. Das schließt verschiedene trigonometrische Vergrößerungen, trigonometrische Annäherungen und Methoden ein, die die durch sinusoids ausgestellte Quadratur-Symmetrie ausnutzen. Wechselweise kann der PAC aus dem zufälligen Zugriffsgedächtnis bestehen, das, wie gewünscht, gefüllt werden kann, einen willkürlichen Wellenform-Generator zu schaffen.

Unechte Produkte

Unechte Produkte sind das Ergebnis der harmonischen oder nichtharmonischen Verzerrung in der Entwicklung der Produktionswellenform wegen nichtlinearer numerischer Effekten in der Signalverarbeitungskette. Nur numerische Fehler werden hier bedeckt. Für andere im zum Analogon digitalen Konverter geschaffene Verzerrungsmechanismen sieh die entsprechende Abteilung im Direkt-Digitalsynthesizer-Artikel.

Phase-Stutzungssporne

Die Zahl von Phase-Akkumulator-Bit eines UNTEROFFIZIERS, N ist gewöhnlich zwischen 24 und 64. Wenn das PAPA-Produktionswort direkt verwendet würde, um die PAC Nachschlagetabelle mit einem Inhaltsverzeichnis zu versehen, wäre eine unhaltbar hohe Lagerungskapazität im ROM erforderlich. Als solcher muss das PAPA-Produktionswort gestutzt sein, um einen angemessenen Speicherraum abzumessen. Die Stutzung des Phase-Wortes verursacht Phase-Modulation der Produktion sinusoid, der nichtharmonische Verzerrung im Verhältnis zur Zahl von gestutzten Bit einführt. Durch die Zahl von unechten durch diese Verzerrung geschaffenen Produkten wird gegeben:

: (3)

wo W die Zahl von gestutzten Bit ist.

Im Rechnen der dynamischen Reihe ohne Unechten interessieren wir uns für das unechte Produkt mit dem größten Umfang hinsichtlich des Transportunternehmen-Produktionsniveaus, das gegeben ist durch:

wo P Wortbreite des DAC ist. Für W> 4,

Eine andere zusammenhängende unechte Generationsmethode ist die geringe Modulation wegen des GRR, der oben entworfen ist. Der Umfang dieser Sporne ist für großen N niedrig, und ihre Frequenz ist allgemein zu niedrig, um feststellbar zu sein, aber sie können Probleme für einige Anwendungen verursachen.

Umfang-Stutzungssporne

Eine andere Quelle von unechten Produkten ist der Umfang quantization von der probierten im PAC enthaltenen Wellenform schlagen Tisch (E) nach. Wenn die Zahl von DAC Bit P, der ist

Sporn-Niveau von AM ist 6.02 P  1.76 dBc ungefähr gleich.

Milderungstechniken

Phase-Stutzungssporne können wesentlich durch die Einführung des weißen gaussian Geräusches vor der Stutzung reduziert werden. Das so genannte Aufregungsgeräusch wird in tiefer W+1 Bit des PAPA-Produktionswortes zu linearize die Stutzungsoperation summiert. Häufig kann die Verbesserung ohne Strafe erreicht werden, weil der DAC Geräuschpegel dazu neigt, Systemleistung zu beherrschen. Umfang-Stutzungssporne können auf diese Mode nicht gelindert werden. Die Einführung des Geräusches in die statischen Werte, die im PAC ROMs gehalten sind, würde den cyclicality der trunction Fehlerbegriffe nicht beseitigen und würde so die gewünschte Wirkung nicht erreichen.

Siehe auch

• Direkter Digitalsynthesizer
• Digital kontrollierter Oszillator
• Zum Analogon digitaler Konverter