itok2bme_san
New Member
Download miễn phí Khóa luận Công nghệ DDS
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: NHỮNG ĐIỀU CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT DDS 2
1.1 Những ưu điểm của DDS 2
1.2 Lý thuyết hoạt động 2
1.3 Xu hướng tích hợp chức năng 5
CHƯƠNG 2: LẤY MẪU ĐẦU RA VÀ KHẢ NĂNG CHUYỂN PHA VÀ TẦN SỐ CỦA THIẾT BỊ DDS 7
2.1 Lấy mẫu đầu ra thiết bị DDS 7
2.2 Khả năng chuyển pha và tần số của DDS 8
3.1 Xác định tốc độ điều chỉnh tối đa 9
3.2 Giao tiếp điều khiển DDS 9
CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ NHIỄU TRONG HỆ DDS 11
3.1 Tác động của độ phân giải DAC lên hiệu năng nhiễu vệt (spurious performance) 11
3.2 Tác động của oversampling lên hiệu năng nhiễu vệt 12
3.3 Tác động của cắt giảm trong bộ tích lũy pha lên hiệu năng vệt (spur) 13
3.3.1 Biên độ các vệt 14
3.3.2 Phân bố các vệt tạo bởi sự cắt pha 15
3.3.3 Tóm tắt về cắt bỏ phase 18
3.4 Các nguồn gây ra các vệt khác của DDS 19
3.5 Hiệu năng vệt giải rộng 20
3.6 Hiệu năng vệt giải hẹp 21
3.7 Dự báo và khái thác vệt “sweet spots” trong dải điều chỉnh của DDS 21
3.8 Xem xét sự biến động (Jitter) và ồn pha trong hệ thống DDS 21
3.9 Xem xét bộ lọc đầu ra 24
3.9.1 Đáp ứng của họ Chebyshev 27
3.9.2 Đáp ứng của bộ lọc họ Gauss 28
3.9.3 Đáp ứng của họ Legendre 29
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG ĐIỀU CHẾ SỐ CỦA DDS 31
4.1 Lý thuyết điều chế số cơ bản 31
4.1.1 Các khái niệm cơ bản 31
4.1.2 Điều chế 33
4.2 Kiến trúc hệ thống và yêu cầu 35
4.3 Bộ lọc số 36
4.3.1 Bộ Lọc FIR 36
4.3.2 Bộ lọc IIR 38
4.4 DSP đa tốc 39
4.4.1 Tăng tốc 40
4.4.2 Giảm tốc 41
4.4.3 Chuyển đổi tốc độ với tỷ số n/m 43
4.4.4 Bộ lọc số 43
4.5 Xem xét đồng bộ dữ liệu vào và xung 47
4.6 Các cách mã hóa dữ liệu và triển khai DDS 49
4.6.1 Mã hóa FSK 49
4.6.2 Mã hóa PSK 50
4.6.3 Mã hóa QAM 51
4.6.4 Quadrature up-conversion 52
CHƯƠNG 5: MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 54
5.1 Giới thiệu chip DDS AD9835 54
5.2.1 Lý thuyết hoạt động 54
5.2.2 Giao tiếp với vi điều khiển 55
5.2 Mạch tạo dao động sử dụng AD8935 56
5.2.1 Sơ đồ nguyên lý 56
5.2.2 Sơ đồ mạch in: 58
5.2.3 Mạch triển khai thực tế 59
KẾT LUẬN 60
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
là một hệ thống lấy mẫu do đó tiêu chuẩn Nyquist được áp vào, do vậy với những hài có tần số lơn hơn Fs/2 sẽ xuất hiện ảnh (alias) trong vùng 0 – Fs/2. Vùng Nyquist thứ 2 từ 1/2Fs tới Fs, tương tự vùng thứ 3 từ Fs tới 1,5Fs. Những tần số trong vùng Nyquist lẻ được ánh xạ trực tiếp lên vùng đầu tiên, còn những vùng chẵn ánh xạ dạng ảnh gương tới vùng tần số Nyquist đầu tiên.Hình 14: Vùng Nyquist và ánh xa của các tần số bên ngoài băng Nyquist
Quá trình để xác định tần số bị ánh xạ của hài thứ N được xác định theo cách sau:
Cho R là phần dư của phép chia (N*Fo)/Fs, với N là số nguyên
Cho SPURn là tần số bị ánh xạ (aliased) của spur của hài thứ N
Thì SPURn = R nếu (R <= 1/2Fs), trong trường hợp khác SPURn = Fs – R
Cách trên giúp ta xác định được vị trí của các vệt của các hài (harmonic spurs) cái gây ra bởi sử phi tuyến của DAC thực tế. Như đề cập trước đây, biên độ của vệt là không thể dự báo trước vì nó quan hệ trực tiếp tới tổng lượng phi tuyến bởi DAC.
Nguồn khác gây ra vệt là chuyển mạch, phát sinh do kiến trúc vật lý bên trong DAC. Tính chất của sự chuyển mạch rìa lên hay rìa xuống không đối xứng thí dụ như là thời gian tăng giảm không bằng nhau cũng sẽ góp phần vào méo hài. Lượng méo là được xác định bởi tác động xoay chiều hay hàm chuyền động. Sự chuyển có thể gây nên sự rung trên rìa lên hay rìa xuống của tín hiệu đầu ra. Sự rung có xu hướng xuất hiện tại tần số cộng hưởng liên quan tới mạch điện và có thể thể hiện như là vệt ở trong phổ đầu ra.
Clock feed-through là nguồn khác gây vệt ở phổ đầu ra. Nhiều thiết kế trộn tín hiệu bao gồm một hay nhiều mạch xung tần số cao trên chip. Hiếm thấy những tín hiệu xung này tại đầu ra DAC do cách mắc tụ và cảm ứng. Rõ ràng bất cứ cách mắc của tín hiệu xung vào đầu ra DAC đều gây ra vạch phổ tại tần số của tín hiệu xung tham chiếu. Những tín hiệu xung đồng hồ có thể được nối tới xung lấy mẫu của DAC, điều này gây ra tín hiệu đầu ra của DAC có thể bị điều chế bởi tín hiệu xung đồng hồ. Kết quả gây ra vệt. Kỹ thuật sản xuất và cách bố trí là biện pháp chống lại việc nhiễm các tín hiệu sinh này. Ví trí phổ của clock feed-through là dự báo được vì tần số xung bên trong của thiết bị là hoàn toàn biết rõ. Do đó, vệt clock feed-through có thể được tìm thấy ở phổ đầu ra trùng khớp với ảnh (alias) của chúng hay là tại vị trí lệch so với tần số đầu ra trong trường hợp điều chế.
Hiệu năng vệt giải rộng
Hiệu năng vệt giải rộng là đại lượng của giá trị vệt của phổ đầu ra DDS trên toàn bộ dải thông Nyquist. Các vệt giải rộng trong trường hợp xấu nhất thường là vì DAC tạo nên các hài. Hiệu năng vệt dải rộng của DDS phụ thuộc vào cả chất lượng của DAC và kiến trúc lõi của DDS. Như ta đã biết, lõi của DDS là nguồn cho các vệt tạo bởi sự cắt pha. Mức độ spur giới hạn bởi số bít của từ bị cắt bỏ, và sự phân bố của nó là hàm của từ điều chỉnh. Nói chung, phase truncation spur sẽ phân bố tùy tiện dọc theo phổ đầu ra và phải được xem xét là một phần công suất spur giải rộng của hệ thống DDS.
Hiệu năng vệt giải hẹp
Hiệu năng vệt giải hẹp là đại lượng đo phổ đầu ra của DDS trên dải băng rất hẹp (nhỏ hơn 1% tần số đồng hồ hệ thống) là trung tâm của tần số đầu ra DDS. Hiệu năng vệt dải hẹp chủ yếu phụ thuộc vào độ sạch của xung đồng hồ hệ thống. Ở mức độ ít hơn, nó phụ thuộc vào sự phân bố vệt liên quan tới sự cắt từ pha. Yếu tố sau chỉ là một hệ số, tuy nhiên khi các vệt do cắt từ pha xuất hiện sẽ rơi vào rất gần tần số đầu ra của DDS.
Nếu xung đồng hồ hệ thống chịu rung (jitter) thì DDS sẽ bị kích ở những khoảng thời gian không chuẩn. Kết quả là sự lan rộng của vạch phổ tại tần số đầu ra DDS. Mức độ lan rộng là tỉ lệ với lượng jitter có mặt. Hiệu năng dải hẹp bị tác động mạnh khi xung đồng hồ hệ thống được điều khiển bởi PLL (Phase-Locked Loop). Tính chất của PLL là liên tục điều chỉnh tần số và pha của tín hiệu đầu ra theo tín hiệu tham chiếu. Sự điều chỉnh liên tục thể hiên lên như là ồn pha trong phổ đầu ra của DDS.
Dự báo và khái thác vệt “sweet spots” trong dải điều chỉnh của DDS
Trong nhiều ứng dụng, tần số đầu ra không cần ép buộc tới một giá trị cụ thể. Đúng hơn là, người thiết kế được tự do lựu chọn bất cứ tần số nào trong một dải chỉ rõ cái thỏa mãn yêu cầu hệ thống. Thường những ứng dụng này chỉ ra yêu cầu về ồn vệt (spurious noise). Trong những ứng dụng này, tín hiệu ra được lọc dải thông để cho chỉ cho qua dải tần số xung quanh tần số trung tâm là cực kỳ quan trọng. Trong ví dụ này người thiết kế có thể lựa chọn một tấn số đầu ra cái nằm bên trong băng thông mong đợi nhưng thu được nhiễu vệt rất nhỏ bên trong dải thông.
Như đề cập trước, các vệt của hài là dự báo được trong phổ đầu ra. Biết vị trí của vệt này và ảnh (alias) của chúng có thể giúp người thiết kế lựa chọn được một tần số đầu ra tối ưu nhất. Đơn giản chỉ cần lựa chọn một tần số cơ bản cái thu được vệt của hài nằm bên ngoài dải thông mong đợi. Hơn nữa những hiểu biết về phase vệt do cắt từ pha có thể có ích. Chọn từ điều chỉnh thích hợp có thể tạo ra vệt nhỏ trong giải thông quan tâm. Sự dụng những kỹ thuật này người thiết kế có thể lựa chọn tần số đầu ra với nhiễu vệt (spurious noise) nhỏ trong dải băng thông mong đợi. Điều này có thể làm tăng nhiễu bên ngoài băng thông, nhưng trong nhiều ứng dụng bộ lọc dải thông được dùng để triệt tiêu tốt những tín hiệu này.
Xem xét sự biến động (Jitter) và ồn pha trong hệ thống DDS
Độ sạch phổ cực đại thu được của sóng sin tổng hợp cuối cùng liên quan tới độ sạch xung hệ thống dùng để điều khiển DDS. Điều này vì thực tế rằng trong hệ thống lấy mẫu khoảng thời gian lấy mẫu mong đợi là hằng số. Tuy nhiên giới hạn thực tế làm cho khoảng thời gian lấy mẫu hoàn toàn không đổi là không thể. Luôn luôn có sự biến đổi trong khoảng thời gian giữa hai mẫu dẫn tới lệch khỏi khoảng lấy mẫu chuẩn. Sự lệch này được đề cập tới như là sự biến động thời gian (timming jitter). Có hai nguyên nhân chính cái gây nên sự biến động (jitter) xung đồng hồ hệ thống. Thứ nhất là ồn nhiệt và thứ hai là nhiễu ghép (coupling noise).
Ồn nhiệt được tạo ra từ chuyển động ngẫu nhiên của electron trong mạch điện. Bất cứ thiết bị nào cản trở dòng điện thì cũng là một nguồn gây ồn nhiệt. Vì ồn nhiệt là ngẫu nhiên vì vậy phổ tần số của nó là vô hạn. Thực tế trong băng thông được cho, công suất ồn nhiệt tạo bởi một điện trở cho trước là cố định. Điều này dẫn tới phương trình điện áp nhiễu tạo bởi điện trở R và băng thông B:
VNOISE =
Ở đây Vnoise là điện áp căn quân phương, k là hằng số boltzmann, T là nhiệt độ tuyệt đối ºK , R là điện trở đơn vị ohms, B là băng thông đơn vi Hertz. Vì vậy ở băng thông 3000 Hz, nhiệt độ phòng 300 ºK, điện trở 50ohms gây ra điện áp ồn 49.8nVrms. Điều quan trọng là lưu ý rằng, nó không t