dds工作原理

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DDS是什么意思DDS结构DDS原理是什么

DDS是什么意思DDS结构DDS原理是什么

DDS是什么意思DDS结构DDS原理是什么DDS是Direct Digital Synthesis(直接数字合成)的缩写。

它是一种基于数字技术的信号合成技术,主要用于生成高精度和稳定的频率和相位可编程信号。

DDS结构是指DDS系统的硬件和软件组成的结构,DDS原理是指DDS系统工作的基本原理。

DDS结构主要包括三个部分:数字控制部分、数模转换部分和时钟生成部分。

数字控制部分:数字控制部分是DDS系统的核心部分,主要由相位累加器(Phase Accumulator)、相位控制器(Phase Controller)和频率控制器(Frequency Controller)组成。

相位累加器用于累加相位增量值,相位控制器根据累加值确定输出正弦波的相位,频率控制器用于调整相位累加器中的相位增量值以控制输出的频率。

数模转换部分:数模转换部分主要由数模转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)和滤波器(Filter)组成。

数模转换器将数字信号转换为模拟信号并输出,滤波器则用于滤除输出信号中不需要的频率成分。

时钟生成部分:时钟生成部分主要有时钟源和时钟分频器组成。

时钟源产生高精度的时钟信号,时钟分频器用于控制输出信号的频率范围。

DDS原理是通过不断累加相位增量值,然后将累加值转换为模拟信号输出的过程。

其基本原理如下:1.系统初始化:将相关控制参数设置好,如输出频率、相位等;2.相位累加器工作:以一个固定的时钟信号为基准,相位累加器通过不断累加相位增量值来更新相位值;3.相位控制器控制输出相位:相位控制器根据累加值和设定的控制参数计算出输出正弦波的相位;4.频率控制器调整相位增量值:频率控制器根据设定的频率参数,调整相位累加器中的相位增量值,从而控制输出的频率;5.数模转换和滤波:相位控制器输出的数字信号经过数模转换器转换为模拟信号,然后通过滤波器滤除不需要的频率成分,最后将信号输出。

DDS基本原理及技术指南

DDS基本原理及技术指南

DDS基本原理及技术指南DDS全称为Direct Digital Synthesis(直接数字合成),是一种数字信号处理技术,广泛应用于频率合成、载波信号生成和频率调制等领域。

本文将介绍DDS的基本原理以及一些技术指南。

一、DDS原理DDS技术利用数字信号处理器(DSP)和数字锁相环(PLL)的协同工作实现信号的合成。

其基本原理如下:1.参考信号生成:DDS系统首先需要一个参考信号作为频率和相位参考。

这个参考信号可以是一个精确的时钟信号或者一个外部输入信号。

参考信号经过A/D转换器(模数转换器)转换为数字信号。

2.累加器:DDS系统会将参考信号的数字表示输入到一个累加器中。

累加器根据输入的数字信号进行累加操作,并且通过加法操作可以改变每一步的累加值。

3.相位累加器:累加器的输出值作为相位累加器的输入。

相位累加器也是一个累加器,但是其输出值作为频率合成器的输入。

相位累加器的输出值会被用来计算输出信号的相位。

4.乘法器/其它运算器:DDS系统还可能包含一个乘法器或其它运算器。

乘法器可以用来改变输出信号的幅度,以及实现频率调制等功能。

5.数字控制端口:DDS系统通常还包括一个数字控制端口,用来接受用户输入的频率、相位和幅度等参数。

这可以通过软件或者硬件的方式进行设置。

二、DDS技术指南以下是一些关于使用DDS技术的指南:1.选择合适的DDS芯片:根据需要合成的信号频率范围、分辨率和精度等要求,选择合适的DDS芯片。

一些常用的DDS芯片有AD9850、AD9851等。

2.谐波抑制:DDS系统在生成频率时会产生一定的谐波。

为了保持输出信号的纯净性,需要采取一些方法来抑制谐波。

常见的方法有使用低通滤波器、改变采样率等。

3.防止相位突变:相位突变会引起频谱中出现额外的频谱成分,影响输出信号的质量。

为了避免相位突变,可以通过调整累加器的初始相位或者采用相位预置技术。

4.频率和相位调制:DDS技术可以很方便地实现频率和相位调制。

DDS是什么意思DDS结构DDS原理是什么

DDS是什么意思DDS结构DDS原理是什么

DDS是什么意思DDS结构DDS原理是什么DDS是Direct Digital Synthesis的英文缩写,意为直接数字合成。

DDS是一种利用数字信号处理技术来产生高精度的频率和相位可控的连续波形的操作。

DDS结构是一种基于数字技术的信号产生器的结构。

它由相位累加器、频率控制字(FTW)、相位控制字(PTW)和一个查找表等组成。

相位累加器作为时钟信号的计数器,根据频率控制字的步进大小进行相位值的累加,然后通过查找表获取相位对应的幅度值。

这个过程可以重复进行,从而得到连续的波形输出。

DDS原理是基于抽样定理和离散信号处理的原理。

抽样定理表明,如果一个连续时间信号的带宽不超过其信号的采样率的一半,那么可以通过对信号进行抽样并进行适当的处理,以恢复原始信号。

DDS利用这一原理,将待产生的波形离散化为一系列的采样点,然后通过合成器根据这些采样点的幅度和相位信息来产生对应的数字信号。

这样,通过对这些数字信号进行转换和滤波处理,最终可以得到与原始信号非常接近的连续波形。

DDS的工作原理大致如下:1.设置初始参数:包括振荡频率、幅度、相位等。

2.配置相位累加器:选择一个合适的时钟频率,将其作为相位累加器的输入,通过加法器对相位控制字进行累加,从而控制波形的相位。

3.设置频率控制字:根据需要的波形频率,确定相位累加器每次累加的步长。

频率控制字的大小决定了每次相位累加的步进大小。

4.查找表:DDS中常用的查找表是正弦、余弦函数的表。

根据相位控制字来索引查找表中的数值,得到对应的幅度。

5.数字-模拟转换:将查找表中的数字信号转换为模拟信号,可以通过数字模拟转换器(DAC)来实现。

6.输出滤波:为了去除由数字合成引起的数字噪音和谐波,可以通过低通滤波器对输出信号进行滤波处理,以得到平滑的连续波形。

DDS的优点包括高精度、高稳定性、高频率分辨率、快速频率跳变和灵活性等。

它广泛应用于通信、测量、广播、音频处理等领域,可以用于产生各种连续波形,如正弦波、方波、锯齿波等,也可以通过频率和相位的调整进行频率调制和相位调制。

dds原理

dds原理

dds原理DDS(Direct Digital Synthesis)原理。

DDS(Direct Digital Synthesis)是一种用于产生数字信号的技术,它可以通过数字方式直接产生任意波形的信号。

DDS技术已经被广泛应用于信号发生器、通信系统、医疗设备等领域。

DDS的原理是通过数字控制方式来产生信号,相比于传统的模拟方式,DDS具有精度高、稳定性好、频率范围广等优点。

在DDS中,有三个主要的部分,相位累加器、频率控制字和DAC(数字模拟转换器)。

相位累加器用于累加相位控制字,从而产生一个连续的相位变化;频率控制字用于控制相位累加器的增量,从而控制输出信号的频率;DAC用于将数字信号转换为模拟信号输出。

通过这三个部分的协作,DDS可以产生高精度、稳定的信号输出。

DDS的原理基于数字信号处理技术,它可以实现对信号频率、相位、幅度等参数的精确控制。

相比于传统的模拟信号发生器,DDS可以实现更高的频率分辨率和更好的频率稳定性。

另外,DDS还可以实现频率和相位的快速切换,这对于一些需要频率跳变或相位调制的应用非常重要。

在DDS中,最关键的部分是相位累加器。

相位累加器通过累加相位控制字来产生一个连续的相位变化,从而实现信号的频率控制。

相位累加器的位宽决定了相位的分辨率,位宽越大,相位分辨率越高,输出信号的频率分辨率也就越高。

因此,在设计DDS时,需要充分考虑相位累加器的位宽和累加速率,以满足不同应用对频率分辨率的要求。

另外,频率控制字的精度和稳定性也对DDS的性能有很大影响。

频率控制字决定了相位累加器的增量,从而直接影响输出信号的频率。

因此,在设计DDS时,需要考虑频率控制字的精度和稳定性,以确保输出信号的频率精度和稳定性。

总的来说,DDS是一种基于数字信号处理技术的信号发生器,它具有高精度、稳定性好、频率范围广等优点。

在实际应用中,DDS可以满足对信号频率、相位、幅度等参数精确控制的需求,因此被广泛应用于信号发生器、通信系统、医疗设备等领域。

dds工作原理

dds工作原理

dds工作原理
DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字合成)是一种数字信
号处理技术,用于生成高精度和稳定的频率信号。

其工作原理如下:
1. 数字信号生成器(Digital Signal Generator)产生一个或多个
参考波形,例如正弦波、方波或锯齿波。

2. 参考波形经过一个数字相位累加器(Digital Phase Accumulator),用于控制信号的频率。

相位累加器接收一个
控制字(Control Word),该字定义了相位累加的步长。

较大
的步长将导致更高的频率。

3. 累加器的输出接入一个查找表(Look-up Table),用于产生离散的输出样本。

查找表包含一个周期的离散样本点,这些样本点代表了参考波形的电压值。

4. 查找表的输出连接到一个数字到模拟转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC),将数字样本转换为模拟电压信号。

5. 模拟电压信号经过低通滤波器(Low-pass Filter),用于去
除高频噪音成分,保留期望的基频信号。

6. 输出的模拟信号可用于驱动各种应用,如通信系统、音频设备、医疗器械等。

DDS的优点包括频率稳定性高、可编程性强、频率分辨率高
等。

相比于传统的模拟信号合成方法,DDS技术更加灵活和精确。

它的主要应用领域包括频率合成、频谱分析、信号调制等。

dds技术原理

dds技术原理

dds技术原理DDS技术原理什么是DDS技术DDS(Direct Digital Synthesis)技术是一种通过数字方式生成连续时间波形的方法。

它是一种基于数字信号处理技术的发展而来的新型波形发生技术。

DDS技术具有高精度、高稳定性、高灵活性等特点,被广泛应用于频率合成、调制解调、信号发生等领域。

DDS技术的原理数字相位累加器DDS技术的核心是数字相位累加器。

相位累加器是一种用于周期性连续时间波形的数字累加器,它以固定的频率递增或递减相位值,从而生成连续时间的波形。

相位值的变化速率由相位增量参数控制,该参数决定了波形的频率。

数字频率控制字DDS技术通过调整相位累加器的相位增量参数来控制波形的频率。

相位增量参数被称为数字频率控制字(Digital Frequency Tuning Word,简称FTW),它决定了相位累加器每个时钟周期中相位值的变化量。

映射函数DDS技术中的映射函数用于将数字频率控制字映射到具体的频率。

映射函数通常由硬件电路或软件程序实现,它将FTW值转换为相应的频率值,通过控制FTW值的变化来实现定制的波形产生。

数字到模拟转换DDS技术生成的是数字信号,为了得到模拟波形,需要进行数字到模拟转换(Digital-to-Analog Conversion,简称DAC)。

DAC将DDS产生的数字波形转换为模拟信号,供系统外部使用。

DDS技术的优势DDS技术相较于传统的信号发生技术具有如下优势:•高精度:DDS技术通过精确控制相位累加器的相位增量值,可以实现非常精确的频率合成,利于高精度的信号发生。

•高稳定性:DDS技术的频率控制依赖于数字控制字,数字控制字的稳定性决定了波形的稳定性,DDS技术具有较高的稳定性。

•高灵活性:DDS技术通过调整数字控制字的值,可以实现各种信号波形的生成,具有较高的灵活性,适应多种应用需求。

结语DDS技术作为一种基于数字信号处理的波形发生技术,具有高精度、高稳定性、高灵活性等优点,被广泛应用于频率合成、调制解调和信号发生等领域。

DDS 工作原理

DDS 工作原理

DDS 工作原理
DDS(数据分发服务)工作原理是通过实时数据分发技术,将数据从一个源节点传输到一个或多个目标节点的一种机制。

它主要通过以下几个步骤实现:
1. 建立连接:源节点与目标节点之间建立稳定的连接通道,这可以通过TCP/IP协议来完成。

建立连接后,源节点可以将数据发送给目标节点。

2. 数据发布:源节点将需要传输的数据打包成特定的格式,并发布到网络上。

数据可以是实时的传感器数据、状态信息、控制命令等。

发布的数据可以被多个目标节点订阅和接收。

3. 订阅数据:目标节点可以对感兴趣的数据进行订阅。

订阅可以通过多种方式实现,如按主题、按数据类型或按特定条件进行订阅。

订阅后,目标节点将接收到源节点发布的相关数据。

4. 数据传输:源节点通过建立的连接通道将数据传输给目标节点。

传输可以是单向的,也可以是双向的。

数据的传输可以基于发布-订阅模式,也可以基于请求-响应模式。

5. 数据过滤和分发:目标节点可以对接收到的数据进行过滤和处理,以提取需要的信息。

数据过滤可以根据特定的条件或规则进行,以减少网络传输和数据处理的负担。

通过以上步骤,DDS可以实现源节点与目标节点之间的实时
数据传输和通信。

它具有高性能、可靠性和实时性的优点,可以用于各种实时应用,如实时控制系统、分布式计算等。

DDS原理

DDS原理

第一讲:DDS原理;第二讲:为什么能控制频率、波形、幅值;第三讲:为什么达不到预定的标准;第四讲:工程中的各个部分;第一讲DDS的原理DDS(Direct Digital Frequency Synthesizer)直接数字频率合成器,也可叫DDFS。

•DDS是从相位的概念直接合成所需波形的一种频率合成技术。

•不仅可以产生不同频率的正弦波,而且可以控制波形的初始相位。

DDS原理框图主要构成:内部:相位累加器,正弦查找表外围:DAC,LPF(低通滤波器)工作过程1、将存于ROM中的数字波形,经DAC,形成模拟量波形。

2、改变寻址的步长来改变输出信号的频率。

步长即为对数字波形查表的相位增量。

由累加器对相位增量进行累加,累加器的值作为查表地址。

3、DAC输出的阶梯形波形,经低通滤波,成为模拟波形。

频率控制在程序中,采样时钟是50M,N相位累加器的位宽是32,M频率控制字的位宽是16位;可以控制的最大的频率就是65535*50000000/4294967296=762Hz;相位控制波形存储正弦信号相位与幅度的对应关系可以将正弦波波形看作一个矢量沿相位圆转动,相位圆对应正弦波一个周期的波形。

波形中的每个采样点对应相位圆上的一个相位点。

相位累加器的值作为ROM的地址,读取ROM的相位幅度,实现相位到幅度的转换。

AD转换和滤波分析:DDS优点•频率分辨率高,可达2的N次。

•频率切换速度快,可达us量级。

•频率切换时相位连续。

•可以产生任意波形。

DDS缺点•输出频带范围有限。

•输出杂散大。

第二讲频率的控制在该工程中,有四个文件时用来控制频率的,如下:其中adder_32和reg32用来控制频率的快慢,请记住这样一个原理:波形的产生是通过产生一个ROM的寻址信号对存放波形的ROM进行寻址,然后得到ROM中的数据。

而寻址的快慢就是波形输出的频率,所以通过控制对ROM的寻址快慢就可以控制频率了。

这里控制频率的实现是通过一个32位的加法器和一个32位的寄存器进行寻址的;32位加法器的加数分别来自控制频率信号set_f和reg32模块反馈回来32为数,其实set_f就是32位加法器的一个步进值,同时也是ROM寻址的步进尺度。

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电磁无损检测中信号发生器的设计与实

[日期:2005-6-24] 来源:国外电子元器件作者:彭国标
[字体:大中
小]
摘要:在电磁无损检测系统中,信号频率及其稳定性对检测效果影响很大,为了解决该难题,文中给出了一种应用DDS技术设计的新型信号发生器解决方案。

该信号发生器具有频率精度高、稳定性好、分辨率高的特点,有利于提高电磁无损检测的效果。

关键词:电磁无损检测;信号发生器;直接数字频率合成
电磁无损检测(如涡流)是基于电磁感应原理的无损检测技术。

当载有交变电流的检测线圈靠近导体时,由于交变电流在周围空间中会产生交变磁场,因而在被测试件(导体)表面产生趋肤效应并感应出交变电流。

通过优化设计可使被测试件表面电流达到均匀分布,从而使周围磁场也达到均匀,而当被测试件表面有缺陷时,电流就会发生畸变,均匀磁场随之发生变化,这样,直接或间接测量出该磁场的变化,就能检测试件的缺陷。

虽然人们在电磁无损检测方面已取得了许多进展,但仍有许多不尽人意之处,其中一个重要的因素便是检测系统信号的稳定性,这一点对测量结果会产生严重的影响。

因为信号发生电路是整个检测系统的信号源,它的信号频率是否稳定将对整个检测系统的工作起十分关键的作用,信号频率不稳定会给信号的后续处理带来极大的困难,甚至使电磁检测难以进行。

为了解决上述问题,笔者应用DDS技术设计了一个高稳定性信号发生器。

1DDS的工作原理
直接数字合成(DDS-DirectDigitalSynthesizer)是近几年发展起来的一种新的频率/波形合成技术。

该技术具有频率分辨率高、转换速度快、信号纯度高、相位可控、输出信号无电流脉冲叠加、输出可平稳过渡且相位保持连续变化等优点。

近年来在通讯、雷达、GPS、蜂窝基站、图像处理及HDTV等领域得到了广泛应用。

该技术是根据奈奎斯特取样定理,从连续信号的相位Φ出发,对一个正弦信号进行取样、量化、编码,然后将形成的正弦函数表存入ROM/RAM中,合成时则通过改变相位累加器的频率控制字来改变相位增量,相位增量不同将导致一个周期内取样点数的不同。

因角频率ω=△φ·△t,故可在取样频率不变的情况下,通过改变相位累加器频率控制字的方法将这种变化的相位/幅值量化为数字信号,然后通过D/A变换和低通滤波即可得到相位变化的合成模拟信号频率。

图2
图1是DDS的基本原理框图,它主要由四部分组成,第一部分为相位累加器,用于决定输出信号频率的范围和精度;第二部分为正弦函数功能表(波形存储器),用于存储经量化和离散后的正弦函数的幅值;第三部分为D/A转换,可产生所需的模拟信号;第四部分为低通滤波,用来减少量化噪声、消除波形尖峰。

参考频率源是一个高稳定度的晶体振荡器,用以同步DDS中各部件的工作,因此,DDS输出的合成信号的频率稳定度和晶体振荡器是一样的。

从原理上还可看出,它是用高稳定的固定时钟频率来对所要合成的信号进行相位取样的,单位时间内取样量越大,则合成的频率越低。

取样量的大小由可程控的频率设定数据决定。

2 DDS芯片AD7008的结构原理图2中,参考频率CLOCK为整个合成器的工作频率,输入的频率字保存在频率寄存器0或1中,经32位相位累加后,再和相移寄存器累加以得到内部ROM的地址,然后经过内部ROM正弦波形表便可得到相应的幅度值,最后经过D/A转换和低通滤波器得到合成的正弦波。

3.189C52和AD7008接口设计3.3正交信号形成电路设计
AD7008为单片DDS集成芯片,其结构如图2所示。

该器件内含32位相位累加器、正余弦查找表及10位DAC的DDS调制器,时钟频率可达20~50MHz;还内含两个10位乘法器、20位IQMOD寄存器及12位相位寄存器。

除了可合成正弦波外,还可实现调频、调相、调幅及数字解调,同时提供了可与微机接口的并行和串行接口。

由于AD7008的相位累加器为32位,故2π=232,则△phase必须在0≤△phase≤232-1的范围内,每一时钟周期,32位累加器累加一个相位阶距,输出频率fout为:
fout=△phasefclock/232
式中,fclock是参考频率。

实际使用中,fout的上限取fclock的40%(考虑到相位噪声和杂散信号干扰)即△phase上限取0.4×232。

△phase可通过控制FSE-LECT从FREQ0、FREQ1中选择。

尽管AD7008包含有32位相位累加器,但其输出仅为12位,因此没有必要也不可能用32位的分辨率。

12位的相位数据经查询可转换成10位幅度信号。

如果不要求调幅,IQ乘法器可以被旁路(CR2=0),而将正弦信号幅值直接送往DAC电路。

通过外电阻Rset可对DAC满量程输出电流进行调节,公式如下:
Iout(mA)=6233Vref(V)/Rset(Ω)
图4
3软硬件实现
应用DDS技术设计的信号发生器的原理框图如图3。

它主要由单片机89C52、DDS芯片AD7008AP20、6阶椭圆低通滤波器、乘法型D/A转换器AD7524、功率放大电路以及正交信号形成电路组成。

该信号发生器的工作过程如下:
(1)对AD7008芯片初始化,选择总线方式;
(2)通过键盘或上位PC机的串口输入信号频率和幅值;
(3)用单片机计算并得到频率和幅值的控制字,然后通过AD7008的MPU接口装入32位并行寄存器中,并行寄存器中命令数据在装载指令(LOAD)及命令信号(TC0~TC3)的作用下装入相应的寄存器中,DDS开始工作。

(4)幅值调整。

通过控制AD7524来改变AD7008的10位数模转换器参考电压,以实现输出幅值控制。

89C52和AD7008的接口电路如图4所示。

图中89C52的P0口和AD7008的D0~D7相连。

由于89C52是8位单片机,故AD7008的D8~D15接地。

同时,P0.0~P0.3和AD7008的TC0~TC3相连。

用3-8译码器决定数据传送到数据总线还是传送到控制总线。

P1.0可用来控制AD7008的复位。

20MHz的有源晶振可为AD7008提供时钟。

D/A转换器AD7524和AD7008的FSADJ相连,可用于控制满量程输出幅度。

由于AD7008是电流输出,输出阻抗为50Ω,因此电路中设计了电流电压转换器,用以实现电流/电压转换。

3.2椭圆低通滤波器设计
AD7008输出端有一个10位的D/A变换器。

由于输出的合成信号是阶梯状的,带有很丰富的高次频谱分量,因此必须将它们滤除,以得到频谱纯净的正弦波输出。

通常要求滤波器的衰减特性要陡直,延迟时间要短。

在常用的巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器中,椭圆滤波器以其良好的通带和阻带特性受到偏爱,因此,本系统在设计时采用6阶椭圆低通滤波器。

本设计从直流到5MHz处的最大波纹为0.25dB,在5.5MHz处最小衰减为60dB,Rs=Rl=900Ω,图5是根据椭圆函数低通滤波器
的设计方法设计的滤波器电路及Matlab仿真波形。

AD7008的输出信号一路经功率放大后输出,另一路信号作为参考信号经方波转换电路形成方波。

然后通过正交信号形成电路即可获得两个正交的方波信号以作为电磁无损检测信号的参考信号输入。

该电路由集成锁相环4046和两片74F74组成,其原理图如图6所示。

锁相环是一个相位自动跟踪的负反馈系统。

鉴相器可将输入和输出反馈信号的相位差转换成脉冲宽度信号,并经低通滤波器平滑后产生直流电压信号去控制压控振荡器,以使输入和输出准确同频同相。

3.4软件实现
该系统的软件设计主要由三个部分组成:LCD驱动程序、键盘输入处理程序、AD7008驱动程序。

系统的总体软件流程图如图7所示。

4结束语
结合DDS技术和单片机控制技术设计的信号发生器硬件结构简单,编程控制也比较方便。

和传统的模拟信号发生器相比,该信号发生器频率精度高、相位
精确可控、硬件简单。

因此在许多对信号频率稳定性和分辨率要求较高的场合得到广泛的应用。

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