DDS 又名：直接數(shù)字式頻率合成器

　　直接數(shù)字合成

　　直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesizer，簡(jiǎn)稱DDS）是一種數(shù)字電子方式，它從一個(gè)單一（或混合）的頻率源中產(chǎn)生任意波形和頻率。

　　一個(gè)基本的DDS電路包括電子控制器、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器（RAM）、頻率參考源（通常是晶振）、計(jì)數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。要使DDS系統(tǒng)工作需要兩個(gè)操作階段：我們稱之為編程和運(yùn)行。

　　芯片

　　DDS芯片中主要包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計(jì)算器三個(gè)部分（如Q2220）。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據(jù)

　　頻率控制碼在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個(gè)相位值；正弦計(jì)算器則對(duì)該相位值計(jì)算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。DDS芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經(jīng)過高速D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個(gè)可用的模擬頻率信號(hào)。

　　另外，有些DDS芯片還具有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等調(diào)制功能及片內(nèi)D/A變換器（如AD7008）。

　　折疊優(yōu)點(diǎn)

　　頻率分辨率高，輸出頻點(diǎn)多，可達(dá)2的N次方個(gè)頻點(diǎn)(N為相位累加器位數(shù))；

　　頻率切換速度快，可達(dá)us量級(jí)；

　　頻率切換時(shí)相位連續(xù)；

　　可以輸出寬帶正交信號(hào)；

　　輸出相位噪聲低，對(duì)參考頻率源的相位噪聲有改善作用；

　　可以產(chǎn)生任意波形；

　　全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，便于集成，體積小，重量輕。

　　在各行各業(yè)的測(cè)試應(yīng)用中，信號(hào)源扮演著極為重要的作用。但信號(hào)源具有許多不同的類型，不同類型的信號(hào)源在功能和特性上各不相同，分別適用于許多不同的應(yīng)用。目前，最常見的信號(hào)源類型包括任意波形發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器，RF信號(hào)源，以及基本的模擬輸出模塊。信號(hào)源中采用DDS技術(shù)在當(dāng)前的測(cè)試測(cè)量行業(yè)已經(jīng)逐漸稱為一種主流的做法。

　　折疊芯片介紹

　　主要芯片介紹

　　波形發(fā)生器

　　任意波形發(fā)生器(AWG)通常提供較深的存儲(chǔ)器，較大的動(dòng)態(tài)范圍以及較寬的帶寬，來滿足各式各樣的應(yīng)用，包括通信、半導(dǎo)體和系統(tǒng)測(cè)試。AWG接收來自PC的用戶自定義數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)來生成任意波形。AWG用戶可以將想要產(chǎn)生的一系列波形下載到儀器所帶的存儲(chǔ)器中。通常，可以存儲(chǔ)實(shí)際的波形和形成這些波形所需的波形序列指令。

　　現(xiàn)在請(qǐng)看一下AWG的基本架構(gòu)。要從AWG上產(chǎn)生一種波形，必須先創(chuàng)建任意波形本身。像模擬波形編輯器，調(diào)制工具，以及國家儀器公司(NI)的LabVIEW這類的軟件工具都能夠簡(jiǎn)化這些波形的創(chuàng)建。這些波形和其波形序列指令都存在儀器所帶的RAM中。

　　波形生成序列通常從 TTL硬件觸發(fā)器開始。各種波形由許多單個(gè)的樣本構(gòu)成，而生成采樣率由儀器的采樣時(shí)鐘確定。從內(nèi)部采樣時(shí)鐘時(shí)基(100 MHz VCXO)中導(dǎo)出采樣時(shí)鐘有幾種不同模式，包括DDS定時(shí)Div/N時(shí)鐘，以及幾種提供不同外部時(shí)鐘的模式。另外，對(duì)于用于儀器的鎖相環(huán)的頻率基準(zhǔn)，也有幾種不同的選擇。

　　波形通過存儲(chǔ)器到數(shù)模轉(zhuǎn)換器( DAC)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字采樣樣本轉(zhuǎn)換成所需的模擬輸出波形。在DAC之前，樣本被數(shù)字濾波，而經(jīng)過DAC之后，模擬輸出又通過一個(gè)模擬濾波器。這些數(shù)字和模擬濾波器通過插值來增加采樣率，并通過諧波低通濾波器濾除寄生信號(hào)，從而極大地改進(jìn)了信號(hào)的質(zhì)量。通常，這些濾波器都能夠軟件編程。

　　AWG允許用戶規(guī)定波形片斷，并通過重復(fù)來構(gòu)建復(fù)雜波形。由于AWG將波形存儲(chǔ)在自身存儲(chǔ)器中，故波形長(zhǎng)度受限。波形循環(huán)幫助產(chǎn)生具有多次重復(fù)的子段的信號(hào)。對(duì)波形段進(jìn)行循環(huán)改善了存儲(chǔ)效率，并增加了波形的持續(xù)時(shí)間。

　　AWG還可以規(guī)定波形中不同的級(jí)，每級(jí)都可以包括不同的波形段和不同的循環(huán)次數(shù)。AWG依次產(chǎn)生每一個(gè)定義的波形段。通過組合先后順序和循環(huán)次數(shù)，就能夠利用很小的存儲(chǔ)器容量來構(gòu)建非常復(fù)雜的波形。AWG可以為每段指定不同的波形片段，不過不同段之間的過渡點(diǎn)上的相位不一定是連續(xù)的。

　　最后，許多AWG都具有一個(gè)仿函數(shù)發(fā)生器功能。此時(shí)，當(dāng)要求輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)波形時(shí)，可以先用軟件來產(chǎn)生，并下載到AWG上，然后再由AWG輸出。這就不同于下面將要介紹的全DDS技術(shù)。

　　函數(shù)發(fā)生器

　　一個(gè)完整周期的函數(shù)波形被存儲(chǔ)在上面所示的存儲(chǔ)器查找表中。相位累加器跟蹤輸出函數(shù)的電流相位。為了輸出一個(gè)非常低的頻率，采樣樣本之間的差相位(Δ)將非常小。例如，一個(gè)很慢的正弦波可能將有1度的Δ相位。則波形的0號(hào)采樣樣本采得0度時(shí)刻的正弦波的幅度，而波形的1號(hào)采樣將采得1度時(shí)刻的正弦波的幅度，依次類推。經(jīng)過360次采樣后，將輸出正弦曲線的全部360度，或者確切地說是一個(gè)周期。一個(gè)較快的正弦波可能會(huì)有10度的Δ相位。于是，36次采樣就會(huì)輸出正弦波的一個(gè)周期。如果采樣率保持恒定，上述較慢的正弦波的頻率將比較快的正弦波慢10倍。

　　進(jìn)一步說，一個(gè)恒定的Δ相位必將導(dǎo)致一個(gè)恒定正弦波頻率的輸出。但是，DDS技術(shù)允許通過一個(gè)頻率表迅速地改變信號(hào)的Δ相位。函數(shù)發(fā)生器能夠指定一個(gè)頻率表，該表包括由波形頻率和持續(xù)時(shí)間信息組成的各個(gè)段。函數(shù)發(fā)生器按順序產(chǎn)生每個(gè)定義的頻率段。通過生成一個(gè)頻率表，可以構(gòu)建復(fù)雜的頻率掃描信號(hào)和頻率跳變信號(hào)。DDS允許函數(shù)發(fā)生器的相位從一級(jí)到另一級(jí)連續(xù)變化。

　　矢量信號(hào)發(fā)生器提供高靈活度和強(qiáng)大的解決方案，可用于科學(xué)研究，通信，消費(fèi)電子，宇航/國防，半導(dǎo)體測(cè)試以及一些新興領(lǐng)域，如軟件無線電，無線電頻率識(shí)別( RFID)，以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)等。

　　有些公司還提供許多其他利用DAC來產(chǎn)生模擬信號(hào)的模擬輸出產(chǎn)品。模擬輸出板的基本架構(gòu)是，將一個(gè)小型的FIFO存儲(chǔ)器連接到一個(gè)DAC上。絕大部分的模擬輸出板被用來產(chǎn)生靜態(tài)電壓，而且許多可以被用來產(chǎn)生低頻波形。