Ang isang DSP system ay nangangailangan ng sinusoidal waveform o iba pang periodic waveform generation. Ang isang paraan na ginagamit para sa pagbuo ng mga waveform na ito ay pangunahing nagsasangkot ng ' NCOs (Numerically Controlled Oscillators), kung saan ang isang digital accumulator ay ginagamit upang gawin ang address sa isang sine LUT (lookup table). Ang sistema ay karaniwan sa parehong software at hardware. Kaya pinapayagan nito ang mga agarang pagbabago sa loob ng instant frequency/phase ng waveform na nabuo habang pinapanatili ang isang pare-parehong phase property sa loob ng output. Kapag ito ay isinama sa a DAC upang makabuo ng analog o/p waveform, kung gayon ang system ay kilala bilang DDS o Direct Digital Synthesizer. Kaya tinatalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng a numerical na kinokontrol na oscillator o NCO – nagtatrabaho sa mga aplikasyon.
Ano ang Numerically Controlled Oscillator?
Ang isang numerically controlled oscillator ay isang digital signal generator na bumubuo ng isang synchronous, discrete-time, at discrete-valued waveform na karaniwang sinusoidal kung saan ang frequency o phase ng signal ay kinokontrol sa disenyo. Ang mga oscillator na ito ay madalas na pinagsama sa isang DAC (digital-to-analog converter) sa output upang makagawa ng direktang DDS o digital synthesizer. Nagbibigay ang mga NCO ng maraming benepisyo kumpara sa iba pang uri ng mga oscillator sa mga tuntunin ng katumpakan, liksi, pagiging maaasahan at katatagan. Kaya, ang mga class D audio amplifier, tone generator, lighting control, fluorescent ballast, at radio-tuning circuit ay lahat ay nakikinabang sa mga NCO. Ang isang numerong kinokontrol na oscillator ay ginagamit sa iba't ibang mga sistema ng komunikasyon tulad ng radar system, digital PLLs, radio system, driver multilevel PSK/ FSK modulators o demodulators, at marami pa.
Mga tampok
Ang mga tampok ng mga numerical na kinokontrol na oscillator ay kinabibilangan ng mga sumusunod.
Dalas ng Output
Ang dalas ng output na nabuo ng NCO ay mataas na higit sa lahat ay nakasalalay sa no. ng bits Halimbawa; ang isang 20-bit na laki ay bumubuo ng hanggang 32 MHZ, gayunpaman, ang isang 16-bit na laki ay maaaring makabuo lamang ng 500 KHz.
Flexible na Output
Ang output ng NCO ay maaaring itakda sa isang stable na duty cycle kung hindi sa isang pulse-frequency form.
Gumagana sa Low-Power Sleep
Ang numerong kinokontrol na oscillator ay maaaring tumakbo sa sleep mode at independyente sa CPU.
Ilang Mga Pinagmumulan ng Orasan
Ang numerically controlled oscillator ay maaaring gumamit ng no. ng mga pinagmumulan ng orasan parehong panloob at panlabas.
N-bit na Timer/counter Functionality
Ang numerically controlled oscillator ay maaari ding gamitin tulad ng isang general-purpose 20-bit timer/counter sa loob ng isang bagong working mode.
Arkitektura ng NCO Oscillator
Ang arkitektura ng oscillator na kinokontrol ayon sa numero ay ipinapakita sa ibaba. Kasama sa arkitektura na ito ang dalawang pangunahing bahagi ng PA (phase accumulator) at PAC (phase-to-amplitude converter).
Ang isang phase accumulator ay nagdaragdag ng frequency control value sa value na pinananatili sa output nito sa bawat sample ng CLK. Ang isang phase-to-amplitude converter ay nagbibigay ng isang tumutugmang sample ng amplitude na may output na salita ng phase accumulator tulad ng isang index sa isang signal look-up table. Minsan, ginagamit ang interpolation kasabay ng LUT upang mapahusay ang katumpakan pati na rin bawasan ang ingay ng error ng phase. Sa numerically controlled oscillator software, mathematical procedures gaya ng power series ay maaaring gamitin upang isalin ang phase sa amplitude.
Kapag na-clock, ang PA o phase accumulator ay lumilikha lamang ng modulo 2^N sawtooth signal pagkatapos nito ay binago sa pamamagitan ng PAC (phase to amplitude converter) sa isang sample na sinusoid. Narito ang 'N' ay ang no. ng mga bitbit na bit sa loob ng phase accumulator.
Ang bilang ng mga bitbit na bit tulad ng 'N' ay nagtatakda ng frequency resolution ng oscillator at kadalasang mas mataas kumpara sa no. ng mga piraso na naglalarawan sa memory space ng PAC look-up table.
Kung ang kapasidad ng phase to amplitude converter ay 2^M, kung gayon ang output na salita ng phase accumulator ay dapat bawasan sa M-bits tulad ng ipinapakita sa figure sa itaas. Ngunit, ang mga bit na ito ay ginagamit para sa interpolation. Ang phase output word reduction ay hindi nagbabago sa katumpakan ng frequency ngunit ito ay bumubuo ng isang time-varying periodic phase error ay ang pangunahing pinagmumulan ng mga pekeng produkto.
Ang katumpakan ng dalas na nauugnay sa dalas ng CLK ay limitado lamang sa katumpakan ng matematika na ginamit upang kalkulahin ang bahagi. Dahil ang mga numerically controlled na oscillator ay may alam sa phase at frequency at maaaring bahagyang mabago upang makabuo ng frequency-modulated o phase-modulated na output sa pamamagitan ng pagsusuma sa angkop na node, kung hindi man ay magbibigay ng mga quadrature na output.
Paano Gumagana ang isang Numerically Controlled Oscillator?
Ginagamit ng NCO module ang overflow ng isang accumulator upang makabuo ng output signal. Kaya, ang pag-apaw ng nagtitipon ay kinokontrol sa pamamagitan ng isang nababagong halaga ng pagtaas sa halip na isang signal lamang ng CLK. Nag-aalok ito ng benepisyo sa isang simpleng timer-driven na counter na ang antas ng dibisyon ay hindi nagbabago ng limitadong halaga ng Prescaler o postscaler divider. Ang numerically controlled oscillator ay lubhang kapaki-pakinabang sa mga application kung saan ang frequency accuracy at mahusay na resolution sa isang fixed duty cycle ay kinakailangan.
Ang numerically controlled oscillator ay gumagana lamang sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang nakapirming halaga nang madalas sa isang accumulator. Kaya, ang mga karagdagan ay magaganap sa input CLK rate. Minsan, ang nagtitipon ay aapaw sa pamamagitan ng isang carry, na siyang output ng raw NCO. Mahusay nitong binabawasan ang input CLK sa pamamagitan ng ratio ng kasamang halaga sa pinakamataas na halaga ng accumulator.
Dagdag pa, ang output ng NCO ay maaaring mabago sa pamamagitan lamang ng pag-stretch ng pulso. Pagkatapos nito, ang binagong output ng NCO ay panloob na ipinamamahagi sa iba pang mga peripheral at opsyonal na output sa isang input/output pin. Ang pag-apaw ng nagtitipon ay maaari ding magdulot ng pagkaantala.
Ang panahon ng NCO ay nagbabago sa magkakahiwalay na mga hakbang upang makabuo ng isang average na dalas. Kaya ang output na ito ay higit na nakadepende sa kapasidad ng receiving circuit na mag-average ng output ng NCO para mabawasan ang kawalan ng katiyakan.
Ang pag-apaw ng module ng NCO ay pangunahing nakasalalay sa sumusunod na formula
Overflow Rate ng Accumulator = Overflow Value ng Accumulator/Input CLK Frequency + Increment Value.
Ano ang Phase Accumulator?
Ito ay isang modulo-N counter na may kasamang 2^N digital na kundisyon na pinapataas para sa bawat signal ng input ng orasan ng system. Ang laki ng increment ay pangunahing nakadepende sa halaga ng pag-tune ng salita at ang M ay inilalapat sa yugto ng adder ng nagtitipon. Inaayos lang ng tuning word ang mga counter increment sa laki ng hakbang.
Mga Bentahe ng NCO Oscillator
Ang mga bentahe ng numerical controlled oscillator ay kinabibilangan ng mga sumusunod.
- Ang isang numerong kinokontrol na oscillator ay nag-aalok ng maraming mga benepisyo kumpara sa iba pang mga uri ng oscillator sa mga tuntunin ng katatagan, katumpakan at pagiging maaasahan.
- Ang mga oscillator na ito ay may flexible na arkitektura kaya madali nilang pinapayagan ang mga programmability tulad ng on-the-fly frequency o phase.
- Ang mga numerong kinokontrol na oscillator ay nag-aalok ng ilang mga pakinabang sa iba mga uri ng oscillator sa mga tuntunin ng liksi, katumpakan, katatagan, at pagiging maaasahan.
- Ang mga benepisyo ng NCO ay nagbibigay-daan sa mga designer na magdisenyo ng mga board nang mas mabilis, bawasan ang pagkonsumo ng kuryente, makatipid sa espasyo sa real estate at bawasan ang gastos.
Mga Gamit ng NCO Oscillator
Kasama sa mga aplikasyon ng mga numerical controlled oscillator ang mga sumusunod.
- Naaangkop ang numerically controlled oscillator kung saan kinakailangan ang high-frequency accuracy, linear frequency control at mahusay na resolution sa isang fixed duty cycle tulad ng ballast at lighting control, resonant power supply at tone generator.
- Ang mga NCO ay mga normal na digital circuit na ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga timing application tulad ng rate ng conversion, frequency synthesis at CLK generation.
- Ang isang NCO ay pangunahing ginagamit para sa on-chip major signal generation tulad ng sine, cosine, LFM o linear frequency modulated, Gaussian sa mga SoC.
- Ang NCO module ay isang timer na bumubuo ng isang output signal sa pamamagitan ng paggamit ng overflow ng isang accumulator.
- Napakahalaga ng mga ito sa mga aplikasyon ng mga radio-tuning circuit, pagkontrol ng ilaw, fluorescent ballast, tone generator, at class-D audio amplifier.
- Ang mga ito ay madalas na ginagamit sa kumbinasyon ng isang DAC sa o/p upang magdisenyo ng isang DDS (direktang digital synthesizer).
- Ito ay isang digital frequency generator, na ginagamit para sa paglilinis ng maingay na i/p signal ng isang oscillator.
Ito ay isang linear frequency programmable generator na ginagamit upang makagawa ng hanggang 32 MHz frequency.
Kaya, ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang-ideya ng isang karaniwang kinokontrol na oscillator na gumagana sa pamamagitan lamang ng pagsasama ng pagtaas sa isang inside accumulator sa tumataas na gilid ng bawat signal ng input clock. Kaya, ang dalas ng output ng NCO ay proporsyonal sa hindi. ng mga cycle na nakukuha nito para umapaw ang accumulator. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang isang oscillator?
