DDS

A DDS (Direkt Digitális Szintézer) szinuszos kimeneti feszültséget előállító komplex áramkör.

Működési elve

A DDS működési elve igen egyszerű (feltéve, hogy járatosak vagyunk a diszkrét idejű rendszerek terén). A jelet nem folytonos idejű jelként állítja elő, hanem meghatározott időpillanatokban szolgáltat egy 10-12 bites pontosságú bináris értéket, amit egy digitális-analóg átalalkító segítségével lépcsős analóg feszültséggé alakítunk. Természetesen analóg oldalon gondoskodnunk kell a lépcsősség megszüntetéséről, mert a lépcsők frekvenciatartományban ábrázolva látható, hogy kellemetlen felharmonikusok.

Az áramkör alapja egy fázisakkumulátornak nevezett speciális regiszter, melyben azt tároljuk, mennyit változzon a kimeneti jel fázisa egy órajel ciklus hatására. Egy számlálónak az értéke minden órajel ciklusban ezzel az értékkel növekszik. Ennek eredményeképpen a számlálóban a kimeneti jel pillanatnyi fázisát leíró érték pörög folyamatosan. A pillanatnyi fázisszöget egy belső ROM-ba égetett táblázat segítségével számoljuk át pillanatnyi amplitúdó értékre, kerekítéssel. A kapott feszültségértéket a D/A átalakító segítségével át is alakítjuk analóg feszültségértékké. Ez a feszültség az órajellel ütemezve leírja a kimeneti szinuszos feszültség pillanatnyi értékét és máris előállt a kívánt frekvenciájú kimeneti jelünk, mint diszkrét idejű jel. Az folytonos idejű analóg jel előállításához ezt a diszkrét idejű majdnem pontos amplitúdójú lelet már csak egy aluláteresztő LC szűrőn kell keresztülvezetni, hogy a négyszögjel okozta felharmonikusok elnyomásával megkapjuk az alap színuszt.

Az aluláteresztő szűrőt úgy kell méretezni, hogy a belső órajel frekvenciájának fele felett már elég erős csillapítása legyen. Így maximum a belső órajel frekvenciájának feléig használható az áramkör. Gyakorlatban ezen a frekvencián az aluláteresztő LC szűrőnek már erős csillapítással kell rendelkeznie.

DDS-ek előnyei

A frekvencia megváltoztatásához mindössze a fázisakkumulátor értékét kell átírni, ami egy mikrovezérlő segítségével igen könnyen elvégezhető. A kimenő jel fázisfolytonosan ugrik át az új frekvenciára klikk és mindenféle más zavar keletkezése nélkül.

Járulékos szolgáltatások (akár mindhármat beépíthetik ugyanabba a DDS-be):

• AM moduláció: ekkor nem kell mást tennünk, mint a D/A-nak adandó jelet egy gyors pipeline szorzóval összeszorozni az előjeles amplitudóértékkel.
• Fázis moduláció: A számláló összeadóáramkörének kimenetéhez előjelees fázis_offszet adható hozzá. Ekkor a számláló valódi címregiszter Ct + fázis_offszet lesz.
• Frekvencia moduláció: A számláló összeadóáramkörében előjeles offszet definiálható. Ekkor a számláló következő állapota: Ct = Ct + (lépés + offszet).

DDS-el előállított színuszos jel tulajdonsága

A DDS kimeneti jelének rendkívül kicsi a fáziszaja, de a működéséből kifolyólag több hamis frekvencia is előáll, melyek szintjét nem lehet nullára csökkenteni. A fázisakkumulátor ill. a kerekített érték véges felbontása, a kimeneti D/A átalakító felbontása (hány bites), értékváltáskori túllengései, az alap órajel és a tápfeszültség zaja mind megjelennek a kimeneti spektrumban. Ezért a DDS jelét közvetlen módon nem célszerű felhasználni. Vételi keverőt táplálva több hamis fütty és fals vételi pont keletkezik, ezáltal az elérhető minőség sajnos nem megfelelő. PLL szintézerek referencia frekvenciájaként viszont kitűnően használható, rendkívül gyorsan és finoman hangolható és eredőben igen tiszta lokáljel állítható elő ilyen hibrid DDS/PLL áramkörökkel.

A DDS beszerezhetősége

DDS áramköröket több gyártó is készít, legkönnyebben az Analog-Devices áramköreihez juthatunk hozzá. Érdemes átnézni a cég honlapját, rengeteg adatlap és applikáció segítheti a témában való elmélyülést.