Upload
others
View
27
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Technical University of Iasi, Romania
Faculty of Electronics and Telecommunications
Signals, Circuits and Systems laboratory
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Prof. Victor Grigoras
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Cuprins
� Clasificarea generatoarelor
� Filtre reursive la limita de stabilitate
� Sintetizoare digitale directe
� Principiu de functionare
� Reducerea capacitatii de memorie
� Puritatea spectrala
� Aplicatii
� Bucle de calare a fazei numerice
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Clasificare
� Generatoare de semnal armonic
� Filtre recursive la limita de stabilitate
� Sintetizoare digitale directe (DDS)
� Bucle de calare a fazei digitale
� Cerinte:
� Rezolutie in frecventa
� Puritate spectrala
� Generatoare de semnal arbitrar
� Sintetizoare digitale directe (DDS)
� Cerinte:
� Precizie ridicata in timp si amplitudine
� Generatoare de zgomot
� Registre digitale cu reactie
� Sisteme digitale haotice
� Cerinte:
� Proprietati statistice “bune”
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Filtre recursive la limita de stabilitate
Limitari impuse de cuantizarea coeficientilor
1jz e ϕρ ρ±= ⋅ =
b
r*r
Semnal
generat
1/z
Registru
1/z
RegistruQuantizer
a
2 r cos fi
( ) 1 2 2
1( )
1 2 cosH z
z zρ ϕ ρ− −=
− +
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Sintetizoare digitale directe (DDS)
• Principiul sintetizorului digital direct:
( )[ 1] [ ] modn n Nφ φ φ+ = + ∆
Frecventa Acumulator
de faza
Formator
de unda
FazaSemnal
( )[ ] sin [ ]s n nφ=
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Sintetizoare digitale directe (DDS)
� Implementare
Semnal
generat
1/z
RegistruLookup
Table
(ROM)
Convertor
D/A
Frecventa
Constant
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Reducerea volumului de memorie
� Metode
� Cuantizarea fazei (reducerea numarului de biti din reprezentarea fazei)
� Utilizarea simetriei semnalului generat
� Reducerea gamei dinamice a semnalului generat (a numarului de biti ai rezultatului)
� Aproximarea functiei neliniare prin partitionare
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Cuantizarea fazei
� Se reduce numarul de biti din reprezentarea argumentului functiei
neliniare, deci numarul de locatii de memorie
� Cuantizorul de faza nu este un circuit ci o modificare a conexiunilor,
pentru a se lua in consideratie numai bitii cei mai semnificativi
Frecventa
N - 1
Faza
N
Faza
P<N
Acumulator
de faza
Cuantizor
de faza
Formator
de unda
Semnal
M
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Simetria functiei sinus
� Se reduce volumul de date necesar prin reducerea la primul cadran:
Up
Down
Primele 2 cadrane
Semnal
generat
XOR
Schimbare
de semn
u
ICy
1
zRegistru Lookup
Table
(ROM)
Convertor
D/A
Frecventa
Constant
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Reducerea gamei dinamice a valorilor
Valoaresemnal
Faza φ0 π/2
sin(φ)−2φ/π
sin(φ)
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Aproximarea functiei neliniare prin partitionare
( ) ( ) ( ) ( ) ( )sin sin cos sin cosα β α β β α+ = +
( ) ( ) ( )sin cos sinα β α β β+ ≈ +
( ) ( )sin cos 1α β α α α⇒ ≈ ≈≪
alfa
beta
sin beta
(ROM)
cos beta
(ROM)
Semnal
generat
1/z
Registru Mult
Convertor
D/A
Frecventa
Constant Add
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Puritatea spectrala
• Masuratori:
– La distanta mare in frecventa
– In apropierea frecventei generate
• Puritatea spectrala in apropierea frecventei generate estedominata de stabilitatea generatorului de tact si de functionareasincrona a sitemului
• La mare distanta in frecventa, puritatea spectrala depinde de precizia de implementare a functiei neliniare
• Dominanta este cuantizarea fazei, gama dinamica fiind:
6,02 3,92SFDR P dB≈ +
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Metoda perturbarii fazei (dithering)
� Prin afectarea celor mai putin semnificativi biti cu un semnal(pseudo) aleator, spectrul devine mai larg, dar cu amplitudinemai mica
� Puritatea spectrala in banda ingusta se deterioreaza
Semnal
generat
1/z
RegistruLookup
Table
(ROM)Dither
Cuantizor
de faza
Convertor
D/A
Frecventa
Constant
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Exemplu de masuratoare (AD9854)
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Aplicare ca generator de functii arbitrare
� Tabela de valori poate contine si alte functii
� Tabela de valori poate fi programata extern
� Tabela de valori implementata cu memorii RAM
Y0
UY
Valori
(RAM)
Semnal
generat
1/z
Registru
acumulator
Func_ext
Interfata
Convertor
D/A
Frecventa
Constant
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Aplicare ca oscilator comandat
� Valoarea acumulata, cu semnificatie de frecventa instantanee, poate fi variabila in timp
Semnal
generat
1/z
RegistruLookup
Table
(ROM)
Convertor
D/A
Comanda
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
PLL analogic
� Cu exceptia divizorului (divizoarelor) de frecventa, toatecelelalte blocuri constructive sunt analogice
Comparator
de faza
VCO
analogic
Semnal
generat
Frecventa
Referinta
1
s+1FTJ
analogic
Divizor de
frecventa
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Includerea DDS in PLL digital
� Toate blocurile constructive sunt digitale
Comparator
de faza
VCO DDS
digital
Semnal
generat
Frecventa
Referinta
1
z+0.5
FTJ
digital
Divizor
frecventa
Convertor
D/A
GENERATOARE DE SEMNAL DIGITALE
Concluzii
� Varianta cea mai eficienta este DDS
� Aplicabilitate in comunicatii
� PLL digitale pentru banda mai larga de frecvente
� PLL mixte pentru frecvente mai ridicate