dds信号发生器 dds _生活百科

直接数字合成是一种用于产生周期性波形的频率合成技术。目前低频到几百MHz的正弦波、三角波大部分都是由DDS芯片产生的，甚至购买的信号源都是由DDS实现的。
为了便于理解，假设DDS有一个固定的时钟MCLK——36MHz，每个脉冲的周期为27.78ns，下面附上一个正弦波“相位-幅度”表。它具有足够精细的相位步长，例如0.01，因此一个完整的正弦波表需要36，000个点。
如下表1所示。n为表中数据点的序号，phase为该点对应的正弦波相位，Am为该相位正弦波的计算值，范围为-1到1 。Data_10是正弦波的计算值转换为10位数字量的十进制表示。10位数模转换器用于描述正弦波。Sin(0)应该是DAC整个范围的中心，也就是512 。sin(90)的最大值是1023，而sin(270)的最小值是0 。

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表1:相位-幅度
【dds信号发生器 dds】从表1可以看出，虽然正弦波幅值一直从0增加到第12点(即11号，相位为0.11)，但从未增加到全幅的1/1024，即2/1024=0.001953125，所以用DAC表示，直到第13点(即11号)该段的细微变化(即前100点)如下图1所示。虽然你可以看到管子里的豹子，但你可以想象这36000个点记录了标准正弦波的全部。

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图1 。DDS表中36000个正弦波的前100个点
让我们把这张桌子首尾相连。假设相位步长为m=1，DAC以MCLK为拍，依次发生：在第一个CLK，N=0对应的DATA_OUT为512；在第二个CLK，对应于N=1的数据输出也是512 。可以想象，一个完整的正弦波在36000 CLK后输出一次。从36001 CLK开始，又一个周期开始了。这样，一个正弦波被连续攻击。
现在，这个攻击正弦波的频率是多少？显然，36，000 CLK是正弦波周期(即1毫秒)，其频率为1千赫。公式是：

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了解以上参数非常重要，其中TMCLK为DDS主振荡的时钟周期，即1/36MHz，约为27.78ns，Nmax为表的总数，m为循环增加中的步长。如果m=1，则意味着逐个扫描表，如果m=2，则意味着扫描每隔一个表。m越大，间隔越大，扫描时间越短。所以，
e3621f3c40789345cc86f6fd2401" />就代表着完成一次表格的全扫描需要的动作次数。DDS的核心思想就建立在上述公式上。改变步长m，可以改变输出频率：

① 当m=1，则输出最低频率，即：

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②当m每增加1，则输出频率增加

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，这也是DDS能够提供的频率最小分辨：

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③ 当m增加到表格点数Nmax的1/1800，即20时，说明每次DAC发作，会跳过表格中的20个点，或者说一个扫完一个正弦波全表，只需要1800个点。此时，样点变化规则如图1中的红色圆点。可以算出，这样输出正弦波的频率应为：

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图2是三种情况下扫出的正弦波图，分别是m=1，m=30，m=300，可以看出随着m的增大，输出频率也在同比例增加。

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图2. 三种m获得的三种频率正弦波
④ 当m增大到全表总数Nmax的1/4，即9000时，说明只需要4个点就可以扫完正弦波全表，此时DAC输出的正弦波，其实已经不再是正弦波，而是一个标准的三角波了，该波形只有4个相位点，分别是0°，90°，180°，270° 。
⑤ 样点总数除以m不等于整数可以吗？答案是，可以。为了显示清晰，我们假设两种情况，m=40，它可以被36000除尽，为900，即每900个点可以扫描完正弦波表；m=41，不能被36000除尽，为878.0487804878…… 。由此得到两组数据如下表。

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可以看出，对m=40的情况，第900点的相位为360°，即重新开始了又一个正弦波。它的周期为：

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而对m=41，第878点，相位为359.98°，属于第一个周期，第879点，相位为360.39°，开始了一个新周期，但是起点不再是0°，而是0.39° 。这样，它的每个正弦波，与紧邻的另一个正弦波，其相位都是不同的。但是，这丝毫不会影响总体上呈现出如下频率：

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由此数据得到的波形如图3所示。你能看出41kHz正弦波，其第二个周期与第一个周期有什么不同吗？你根本看不出。

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图3. m=40和41得到的正弦波
DDS内核组成
DDS技术的核心由相位累加器PA，相位幅度表和数模转换器DAC组成。以一个28位数的相位累加器为例，它可以计数0~228，或者说，它的相位表点数为228=268435456点，远比36000样点多得多，这说明实际的DDS在相位分辨上比前述举例更加细密。
使用者需要输入一个计数步长m，当然m一定要小于228，此后外部时钟MCLK每出现一个脉冲，则PA完成一次累加。如图4所示，红色秒针以m为步长，逆时针旋转，它完成一个周期360°的旋转，需要的时间为：

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而红色秒针完成一个周期360°的旋转，正好输出一个完整周期正弦波，因此，正弦波频率为：

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当m取1时，可以得到最低输出频率为：

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理论上，当m取227，可以得到最高输出频率为：

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m每增加1，则会使得输出频率获得一个增量，即为最小输出频率：

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图4中，内部相位累加器具有28位，而外部相位累加器则不需要如此精细，一般仅需要14位即可。这就像你干活挣钱，每件可以挣钱1分，第一天干了272851件，折合272.851元，第二天干了291237件，折合291.237元，这可以精细计数，但到了发工资的时候，一个月累计6164.875元，可能你会得到6164.9元，就不需要如此精细了，因为这种精细是需要成本的。

图中的相位幅度表，是靠存储器实现的，存储器数量太大，自然会导致DDS芯片成本升高。而累加器，做成28位，仅仅是多几个级联的计数器而已。另外，对DDS而言，输出正弦波采用的DAC，也不需要位数过高，多数为10位，也有14位的。

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图4. DDS工作原理

为了用户使用方便，DDS内部还具有相位失调寄存器，这可以让DDS输出从某个规定相位开始。具体的DDS内核组成，还应以具体芯片为准，此处不一一赘述。
DDS技术的优势与弊端

DDS的优势在于可以发出从极低频率到极高频率范围的正弦波，且频率增量极低。以AD9834为例，它具有28位的超精细相位累加器，可承受最高75MHz的MCLK，因此，在75MHz主振情况下，它的频率最小分辨为0.279Hz，可以发出从0.279Hz到37.5MHz，频率步长为0.279Hz的正弦波。至于输出频率到底是多少，完全取决于使用者设置的m 。在DDS核心技术中，可以实现如下功能：

可以精细选择输出频率，实现从低到高的频率选择。
可以快速跳频，且能够保证相位连续，这在模拟信号发生器中是难以实现的。
可以实现正交输出，可以实现相位设置。
可以实现正弦波、三角波，配合比较器可以实现同频同相方波输出。

此外，在发出高质量正弦波中，DDS技术无法实现超低失真度，是其最大的弊端。DDS技术中采用的DAC最高为14位，其积分非线性INL不可能做到很小。其次，其DAC一般均采用普通DAC，没有为降低失真度做出更多的考虑。且目前的DDS实现的正弦波输出，其失真度一般只能做到-80dB左右。