Kang Kai, Yan mer profonde, Hu Jin-min, Shi Hongsheng
(Université Jiaotong de Beijing, l'initiative de réseau énergétique du pays avec le centre R & D, Beijing 100044, Chine)
Sur la base de synthèse numérique directe (DDS) Les travaux technologiques, le logiciel construit en sortie signal sinusoïdal du modèle de simulation du système, sur la base de deux méthodes pour atteindre la table consultation compression de données ROM pour supprimer parasites, et ces deux procédé de compression combiné avec le taux de compression de 1: 42,67, ce qui réduit efficacement la taille de la table de consultation, ce qui réduit l'occupation des ressources DDS. Autre aspect, la source de signal sinusoïdal basé sur la conception et la puce AD9851 DDS sur les interfaces matérielles données de AT89S52 et logiciels du programme, la carte de circuit imprimé testé réel, pour atteindre un 1 Hz ~ 50 MHz signal de sortie sinusoïdal, la source de signal sinusoïdal peut être utilisé dans différentes gammes de fréquence élevée.
Synthèse directe de fréquence numérique, la simulation Simulink; suppression fallacieuse; AD9851
CLC: TN742.1
Code de document: A
DOI: 10,16157 / j.issn.0258-7998.171974
format de citation chinois: Kay Kang, Yan mer profonde, Hu Jin-min, etc. Basé sur les techniques de suppression parasites DDS et une source de signal sinusoïdal Technologie électronique, 2017,43 (12): 9-12.
Anglais format de citation: Kang Kai, Yan Yuanhai, Hu Zemin, et al. Suppression de parasites et de réalisation de la source de signal sinusoïdal sur la base de la technologie DDS .Application Technique électronique, 2017,43 (12): 9-12.
0 introduction
Dans le dispositif électronique détecte et les techniques de mesure, nécessitent souvent une grande précision, une fréquence variable source de signal stable, la source de signal est souvent liée à la performance de fonctionnement de ces systèmes. Comme capteur de détection de grains abrasifs, à appliquer à la bobine d'excitation à un signal sinusoïdal à haute fréquence, selon l'analyse théorique et de simulation, à une certaine fréquence, la sensibilité de détection de l'augmentation de la fréquence d'excitation avec l'augmentation de . Par rapport aux autres techniques combinaison de signaux, la synthèse de fréquence numérique directe (Direct Digital Synthesis fréquence, DDS) ayant un temps de commutation de fréquence est courte, de haute résolution de fréquence et complète numérique programmable .
Document Le logiciel intégré DDS Simulink basé sur un modèle de simulation, et le modèle mathématique de DDS sur les modèles d'erreur de troncature de phase ont été analysés, mais le texte n'a pas été fait dans un procédé de réduction des composants parasites. Document puce AD9835 par l'AVR et mis au point une puissance onde sinusoïdale précision AC de haute fréquence, mais la gamme de fréquences est trop étroite, à seulement 100 kHz ~ 300 kHz, pas en mesure de répondre à la demande de source de fréquence mégahertz .
Pour compenser ces inconvénients, tout d'abord mis en place par simulink logiciel de simulation du modèle de système DDS, la quantité de compression de données ROM table de consultation pour augmenter le nombre de bits, ce qui réduit les signaux parasites de sortie DDS. Ensuite, AD9851 puce DDS et une utilisation d'une source de signal sinusoïdal conception du microprocesseur AT89S52 pour obtenir une sortie à onde sinusoïdale de 1 Hz ~ 50 MHz.
1 DDS travaux
La technologie DDS est une nouvelle méthode de traitement est introduit dans la synthèse de fréquence numérique, la série de signaux numériques en signaux analogiques par D / A. Le schéma de principe de base de. La figure 1 (a), essentiellement par l'accumulateur de phase, les tables de ROM, convertisseur N / A et un filtre passe-bas.
Sous l'action de l'horloge de référence Fclk, N-bit accumulateur à chaque fois que l'impulsion d'horloge est reçue sur un mot de commande de fréquence M est accumulée, le résultat de l'accumulation à la table de consultation ROM, la table de consultation mémorisée dans la phase 2N d'avance - amplitude les données de conversion. M différent mot de commande de fréquence provoque un incrément de phase différent de l'accumulateur, de sorte que par la table de consultation de sinus pour obtenir une séquence numérique de fréquences différentes, à travers le convertisseur D / A, l'une de sortie entra signal sinus, et enfin filtré sur le module de filtre après que les composants à haute fréquence et de lissage du signal analogique d'onde sinusoïdale obtenue . Dans lequel la forme d'onde de sortie de chaque module sur la Fig. 1 (b) représenté sur la figure.
Selon ce qui précède plusieurs paramètres et le principe de fonctionnement du système DDS peut être obtenu par résolution de la fréquence de sortie et un signal de fréquence, respectivement:
2 DDS construire des modèles de simulation
DDS à des modèles de simulation de construction se fait dans Simulink, il peut fournir une modélisation de système dynamique, la simulation et l'analyse de l'environnement intégré complet . Selon l'analyse ci-dessus DDS principe de base, l'utilisation de Simulink déjà des modules fonctionnels ou personnalisés pour construire des modèles de simulation DDS.
2.1 DDS diagramme de modèle de simulation
modèle de simulation de trame DDS représenté sur la figure 2, dans lequel l'horloge de référence fournie par le générateur d'impulsions est donnée par le mot de commande de fréquence module constant. accumulateur de N bits consiste Déclenché module de sous-système et les procédures internes. ROM module de table de consultation correspond au module table de consultation qui stocke une table de conversion entre la valeur d'amplitude du sinus de la valeur de phase. Etant donné que le module de table de consultation a intégré convertisseur N / A, le signal est le module de sortie analogique. filtre passe-bas est constitué par la conception du filtre analogique, le signal de sortie sur un lissage et de filtrage. Les autres modules sont quelques-uns des signaux représentés et le module de traitement de signal.
La figure 3 est une forme d'onde de sortie de chaque noeud DDS modèle de simulation, il est compatible avec le bloc-diagramme schématique d'une forme d'onde de sortie de chaque noeud. Dans ce modèle, la fréquence d'horloge de référence est de 400 kHz, le nombre de bits de l'accumulateur 16, le mot de commande de fréquence 3277 est donnée, selon la formule (1) calculer la fréquence du signal sinusoïdal de sortie théorique est de 20 kHz. La figure 3, la fréquence de sortie effective de 1 / (0,5 x 10-4s) = 20 kHz, en vérifiant ainsi la validité du modèle, de modifier le mot de commande de fréquence de sortie correspondant pour obtenir le signal de fréquence spécifiée.
Procédé de compression de 2,2 sur la base de symétrie
DDS ressort de ce principe, les données stockées dans la table de consultation ROM plus en détail, la plus précise la sinusoïdal de sortie de séquence numérique, signal sinusoïdal de sorte que le plus petit parasite résultant, mais une quantité excessive de table de stockage de données sera. Il est nécessaire de réduire l'utilisation des tables de consultation DDS ressources en même temps essayer de ne pas affecter la précision de la séquence de sortie sinusoïdale, la méthode de stockage de données de compression de table de requête est particulièrement importante. Et lorsque les données sont table de recherche ROM comprimé pour doubler l'équivalent de la réduction d'une suppression fausse coupe chiffres peut obtenir une augmentation de 6 dB .
Avec une symétrie d'onde sinusoïdale de l'obtention d'un cycle de forme d'onde (0,2) par une période de 1/4 (0, / 2) de la forme d'onde transformée, la quantité de données de table de consultation ROM peut être réduite à 1/4. In. La figure 4 (a) 1/4 compression de données est un module de compression en fonction de la symétrie de l'onde sinusoïdale.
Comme on le voit à. La figure 4 (b) après que le module de compression, la précision de la forme d'onde de sortie non affecté. table de consultation originale ROM 216 stocke les données, après le module, seules les données stocker 214 peut obtenir le même résultat. Ainsi, le 16 bits d'origine accumulateur 218 peut stocker les données équivalentes.
2.3 méthode de compression algorithme basé Sunderland
D.A.Sunderland algorithme de segmentation épaisseur principe proposé est basé sur l'algorithme d'approximation d'une fonction trigonométrique, la sortie de l'accumulateur de phase DDS est divisé en trois parties (X, Y, et Z), pour élargir peut être obtenue à l'utilisation de fonctions trigonométriques:
Lookup table stockée respectivement sin (X + Y) et les valeurs cosXsinZ, puis additionner les résultats de deux table de consultation, la valeur est approximativement la valeur sinusoïdale d'amplitude de signal correspondant à l'accumulateur de phase obtenue.
la mise en oeuvre spécifique du schéma synoptique de la figure 5 module de compression Sunderland pour la méthode de compression de données, la table de ROM d'origine 216 les stocke la quantité de données, de la quantité de données compressées 26 × 24 + 26 × 26 = 5120, qui est un rapport de compression de 1:. 12,8 . En comparaison de l'analyse de simulation, réduit la quantité de données stockées, et ne modifie pas la précision du signal sinusoïdal de sortie.
Deux de la méthode de compression de la combinaison 2.4
La combinaison des deux méthodes de compression. Première symétrie du signal sinusoïdal, le nombre de bits de la table de consultation de la ROM 16 est comprimée à 14 bits, puis en utilisant (5,4,5) est divisée par la forme algorithme Sunderland, la quantité de données de consultation de table 25 × 24 + 25 × 25 = 1536, un rapport de compression de 1: 42,67. La figure 6 est un modèle de simulation de la figure 1/4 module de compression DDS Sunderland et une combinaison de module de compression.
Après compression de la même quantité de données pour réduire le nombre de bits occupé par la table de consultation, de sorte que la même table de recherche de bits peut stocker plus de données, et la quantité de données plus détaillées, des signaux parasites peut être plus efficacement supprimée.
3 pour réaliser la source de signal sinusoïdal
Système AT89S52 est constitué d'un microprocesseur et d'une puce intégrée AD9851 DDS, dans lequel le mot d'initialisation et de commande des ports de sortie respectifs AT89S52, un mot de commande respectif reçu chronogramme de fonctionnement AD9851 en conformité avec le signal sinusoïdal de sortie.
3,1 puce AD9851 introduit
puce AD9851 utilisations avancées de la technologie DDS peut réaliser la programmation du synthétiseur de fréquence numérique, peut recevoir une entrée de mot de commande de fréquence de 32 bits, comprenant en son sein un multiplicateur multiplicateur REFCLK 6 .
3.2 module de conception de matériel système
Génération de fréquence spécifiée signal sinusoïdal, une entrée pour le mot de commande de fréquence de puce DDS par le microprocesseur correspondant, et ses besoins de port pour être initialisé. Le schéma de la conception du matériel représenté sur la figure 7, qui commande la fréquence du signal de commande de mise à jour AT89S52 P2.5 (FQ-UD), P2.6 chargé signal de commande d'écriture (W-CLK), les commandes de P2.7 le signal de remise à zéro (RESET) . Le P0.0 broches de microprocesseur ~ P0.7 comme la fréquence, le mot de commande de phase et un port d'entrée de mot de commande de travail relié à la AD9851 D0 D7 ~. 180 MHz horloge de référence interne générée dans le cristal AD9851 active externe 30 MHz.
le signal de synthèse DDS est quantifiée étape de génération d'onde sinusoïdale numérique, la plupart des composants parasites parasites concentrés dans la bande haute fréquence, délivrant ainsi le signal synthétisé avant que le besoin de filtre passe-bas. Compte tenu de la source de fréquence a une certaine capacité de charge de la conception, filtre passe-bas actif Barthel, un amplificateur de puissance après filtration.
module de conception de logiciels système 3.3
AD9851 réalisation, les données reçues sont en série et en parallèle de deux façons. Plus rapide que parallèlement à la transmission série, le choix du travail de conception en parallèle, ce qui chronogramme de fonctionnement représenté sur la figure.
Tableau de synchronisation AD9851 du travail parallèle, mis en uvre dans une procédure associée à microprocesseur sont les suivantes:
M = fréquence x *;
w = w0; // w0 de données d'écriture
P0 = W;
ad9851_w_clk = 1;
ad9851_w_clk = 0;
w = (M > > = 0); // écriture de données w4
ad9851_fq_up = 1; // Activer dans
ad9851_fq_up = 0;
programme appelant suit, écrire le programme calcule automatiquement que la sortie de fréquence désirée dans le programme, le mot de contrôle correspondant, le chronogramme parallèle du mot de commande de fréquence M alimenté séquentiellement dans le AD9851 D0 D7 ~.
ad9851_wr_parrel (0x01,100);
0x018, dans laquelle comprenant des données, le mot de commande de phase 5, 6 permettent la fréquence de commande, et la mise hors tension logique 0. Six fréquence nécessaire au mode de conception, d'autres bits peuvent sélectionner la valeur par défaut, donc ce paramètre est réglé à 0x01 huit, introduit dans le w0. Programme 100 délivre en sortie un signal sinusoïdal de 100 Hz, le calcul de corrélation est effectuée pour obtenir un mot de commande de fréquence de 32 bits, sont alimentés à tour de rôle à la w1, w2, w3, w4 et en.
3.4 Résultats des tests système
conception de logiciels concepteur utilisant Altium carte de circuit respectif représenté sur la. figure 9, composée principalement d'un module microprocesseur, le module DDS, le module de filtre et un module d'amplificateur de puissance.
La figure 10 est une fréquence de sortie de forme d'onde de signal à 2 MHz, la forme d'onde plus précise et stable, spectre relativement propre, la fréquence spécifiée maximale de gain spectral, avec des degrés d'atténuation à d'autres fréquences.
Après avoir testé le PCB, une sortie peut de signal sinusoïdale de 1 Hz ~ 50 MHz, lorsque la fréquence est supérieure à 50 MHz, est une distorsion de forme d'onde importante de chaque spectre harmonique progressivement augmenté.
4 Conclusion
En faisant correspondre le résultat du modèle de simulation construction DDS Simulink, le DDS est le principe de fonctionnement de la vérification, la simulation et l'analyse théorique, de modifier le mot de commande de fréquence, peut être spécifiée fréquence signal sinusoïdal. Afin de réduire la DDS stimule, respectivement, et en utilisant la symétrie de la ROM d'onde sinusoïdale Sunderland algorithme de liaison compression de table de consultation, le taux de compression final de 1: 46,67, de sorte que la même table de consultation peut stocker d'autres données, améliorer indirectement la table de consultation le nombre de bits, la sortie du DDS à des signaux parasites supprimer efficacement.
Il a conçu un procédé de signal de haute fréquence, et une puce à microprocesseur AT89S52 DDS-AD9851. Dans le logiciel de dessin en schéma et le PCB, le PCB est faite de la réelle, obtenue en testant le signal sinusoïdal de sortie de 1 Hz ~ 50 MHz, la stabilité de fréquence plus élevée, et une structure de circuit simple du système, facile à contrôler. Il peut être utilisé dans la partie analogique de la bobine d'excitation du capteur, tandis que la source de signal à haute fréquence peut également être utilisé dans différents domaines.
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