數(shù)字頻率合成精解：用DDS器件產(chǎn)生高質(zhì)量波形

　　表2.基準(zhǔn)分析小結(jié)——頻率產(chǎn)生技術(shù)（《50 MHz）

　　同時(shí)需要指出，由于DDS器件從根本上來說是用數(shù)字方法產(chǎn)生輸出波形，因此它可以簡化一些解決方案的架構(gòu)，或者為對(duì)波形進(jìn)行數(shù)字化編程創(chuàng)造條件。盡管通常利用正弦波來解釋DDS的功能和工作原理，但利用現(xiàn)代DDS IC也可以輕松產(chǎn)生三角波或方波（時(shí)鐘）輸出，由此消除了前一種情況的查找表以及后一種情況的DAC的必要性，因?yàn)榧梢粋€(gè)簡單而精確的比較器就夠了。

　　DDS的性能與限制

　　圖像和包絡(luò)：Sin（x）xx滾降

　　DAC的實(shí)際輸出不是連續(xù)的正弦波，而是帶有正弦時(shí)間包絡(luò)的一系列脈沖。對(duì)應(yīng)的頻譜是一系列圖像和混疊信號(hào)。圖像沿sin（x）/x 包絡(luò)分布（見圖3中的|幅度|曲線圖）。有必要進(jìn)行濾波，以抑制目標(biāo)頻帶之外的頻率，但是不能抑制通帶中出現(xiàn)的高階混疊（例如，因DAC非線性所致）

　　奈奎斯特準(zhǔn)則 要求，每個(gè)周期至少需要兩個(gè)采樣點(diǎn)才能重建所需輸出波形。鏡像響應(yīng)產(chǎn)生于采樣輸出頻率中 K fCLOCK × fOUT. 在本例中，其中 fCLOCK = 25 25 MHz且 fOUT = 5 MHz，第一和第二鏡頻出現(xiàn)在（見圖3）fCLOCK × fOUT， o即20 MHz和30 MHz。第三和第四鏡頻出現(xiàn)在45 MHz和55 MHz。注意，sin（x）/x零值出現(xiàn)在采樣頻率的倍數(shù)處。當(dāng)fOUT 大于奈奎斯特帶寬 （1/2 fCLOCK）， 時(shí)，第一鏡頻將出現(xiàn)于奈奎斯特帶寬之內(nèi)，發(fā)生混疊（例如，15 MHz的信號(hào)將向下混疊至10 MHz）。無法用傳統(tǒng)的奈奎斯特抗混疊濾波器從輸出中濾掉混疊鏡頻

　　圖3.DDS中的Sin（x）/x滾降。

　　在典型的DDS應(yīng)用中，利用一個(gè)低通濾波器來抑制輸出頻譜中鏡頻響應(yīng)的影響。為了使低通濾波器的截止頻率要求保持于合理水平，并使濾波器設(shè)計(jì)保持簡單，一種可行的做法是利用一個(gè)經(jīng)濟(jì)的低通輸出濾波器將fOUT 帶寬限制在fCLOCK頻率的40%左右。

　　任何給定鏡頻相對(duì)于基波的幅度可用sin（x）/x公式來計(jì)算。由于該函數(shù)隨頻率滾降，因此基本輸出的幅度將與輸出頻率成反比而降低；在DDS系統(tǒng)中，降低量為DC-奈奎斯特帶寬范圍的–3.92 dB。

　　第一鏡頻的幅度較大——基波的3 dB范圍內(nèi)。為了簡化DDS應(yīng)用的濾波要求，必須制定頻率計(jì)劃，并分析鏡頻和sin（x）/x幅度響應(yīng)在fOUT和fCLOCK目標(biāo)頻率下的頻譜要求。在線互動(dòng)設(shè)計(jì)工具 支持ADI DDS產(chǎn)品系列，可以快速、輕松地仿真鏡像頻率大小，并允許用戶選擇鏡像位于目標(biāo)頻帶之外的頻率。更多有用信息，請(qǐng)參閱更多信息和有用的鏈接部分。

　　輸出頻譜中的其他不需要的頻率（如DAC的積分和微分線性誤差、與DAC相關(guān)的突波能量和時(shí)鐘饋通噪聲）不會(huì)遵循sin（x）/x滾降響應(yīng)。這些不需要的頻率將以諧波和雜散能量出現(xiàn)在輸出頻譜中的許多地方——但其幅度一般會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鏡頻響應(yīng)。DDS器件的一般本底噪聲由基板噪聲、熱噪聲效應(yīng)、接地耦合和其他信號(hào)源耦合等因素累積組合決定。DDS器件的本底噪聲、性能雜散和抖動(dòng)受到電路板布局、電源質(zhì)量以及——最重要的是——輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘質(zhì)量的深刻影響。