频率激励直接数字合成器DDS是怎样实现的？

关键词: 信号, 方案, 直接数字合成器，DDS

问：直接数字合成器 DDS：应用与性能洞察

能够准确地产生和控制不同频率和波形的能力已经成为众多行业中的关键需求。设计师可以选择基于PLL的技术和DAC编程，但DDS因其能够通过紧凑、低成本的单芯片IC产生高分辨率、可编程的模拟波形而广受欢迎。DDS提供了灵活、低相位噪声的频率源，广泛应用于通信、工业和生物医学设备的频率激励。

直接数字合成器（ DDS ）是一种通过生成数字形式的时变信号并进行数模转换来产生模拟波形（通常为正弦波）的方法。DDS被应用于信号生成、通信系统中的本振、函数发生器、混频器、调制器、声音合成器以及作为数字锁相环的一部分。

DDS 设备如何生成正弦波？

DDS 设备的主要组件包括相位累加器、相位到幅度转换装置（通常是一个正弦查找表）和 DAC。这些模块如图所示：

DDS 生成的正弦波频率由参考时钟频率和编程到频率寄存器中的二进制数字决定。频率寄存器中的二进制数字是相位累加器的主要输入。如果使用正弦查找表，相位累加器计算查找表的相位（角度）地址，查找表输出该相位角度对应的正弦值的数字幅度，并传输给 DAC。然后，DAC 将该数字转换为对应的模拟电压或电流值。要生成固定频率的正弦波，在每个时钟周期中，将一个常量（由二进制数决定的相位增量）添加到相位累加器。如果相位增量较大，累加器会快速遍历正弦查找表，从而生成高频正弦波；如果相位增量较小，累加器将以更多步进生成较慢的波形。

使用典型的 DDS 设备生成什么样的输出？

DDS 设备不仅限于产生纯正弦波输出。下图展示了 AD9833 设备可生成的方波、三角波和正弦波输出。

有關使用 DDS 的主要优点及基于 DDS 系统的关键性能指标，详情查看这技術内容。

应用：

DDS 应用可以分为两大类：

通信和雷达系统，需要灵活的频率源进行数据编码和调制
测量、工业和光学应用，需要具有可编程调谐、扫描和激励功能的通用频率合成

在这两种情况下，越来越趋向于更高的频谱纯度（更低的相位噪声和更高的无杂散动态范围）以及低功耗和小尺寸要求，以满足远程或电池供电设备的需求。

产品示例：

DigiKey 零件编号	AD9852ASVZ-ND
制造商	Analog Devices Inc.
制造商产品编号	AD9852ASVZ
详细描述	直接数字合成 IC 12 b 300 MHz 48 b 调谐 80-TQFP-EP（14×14）

DigiKey 零件编号	505-AD9837ACPZ-RL7TR-ND
制造商	Analog Devices Inc.
制造商产品编号	AD9837ACPZ-RL7
详细描述	直接数字合成 IC 10 b 5 MHz 28 b 调谐 10-LFCSP-WD（3×3）

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