AD9914 - DDS

AD9914 - Analog Devices

General Description

AD9914는 12 비트 DAC를 특징으로하는 직접 디지털 신시사이저 (DDS)입니다. AD9914는 내부 고속, 고성능 DAC와 결합 된 첨단 DDS 기술을 사용하여 최대 1.4GHz에서 주파수 기민성 아날로그 출력 정현파 파형을 생성 할 수 있는 디지털 프로그래머블 완전 고주파 합성기를 형성합니다. AD9914는 빠른 주파수 호핑 및 미세 조정 해상도 (프로그래머블 모듈 모드를 사용하여 64 비트 가능)를 가능하게 합니다. AD9914는 또한 빠른 위상 및 진폭 호핑 기능을 제공합니다. 주파수 튜닝 및 제어 워드는 직렬 또는 병렬 I / O 포트를 통해 AD9914에로드됩니다. AD9914는 또한 사용자 정의 선형 스윕 모드를 지원합니다. 주파수, 위상 또는 진폭의 선형 스위프 파형을 생성합니다. 고속 32 비트 병렬 데이터 입력 포트가 포함되어 극지 변조 방식의 고속 데이터 속도와 위상, 주파수 및 진폭 튜닝 단어의 빠른 재 프로그래밍이 가능합니다.

AD9914는 확장 된 산업 온도 범위에서 동작하도록 규정되어있습니다 (절대 최대 등급 섹션 참조).

작동 원리

AD9914에는 5 가지 동작 모드가 있다.

 • 단일 톤
 • 프로파일 변조
 • 디지털 램프 변조 (선형 스위프)
 • 병렬 데이터 포트 변조
 • 프로그램 가능한 모듈러스 모드

이 모드들은 DDS에 신호 제어 매개 변수 (주파수, 위상 또는 진폭)를 제공하는 데 사용되는 데이터 소스를 정의합니다 : 주파수, 위상 및 진폭.

데이터의 주파수, 위상 및 진폭의 상이한 조합으로의 분할은 모드 및 / 또는 특정 제어 비트 및 기능 핀에 기초하여 설정됩니다.

다양한 모드가 독립적으로 설명 되더라도 동시에 활성화 될 수 있습니다. 이는 복잡한 변조 방식을 생성 할 수 있는 전례 없는 수준의 유연성을 제공합니다. 그러나 여러 데이터 소스가 동일한 DDS 신호 제어 매개 변수를 구동하지 않도록 장치에는 내장 된 우선 순위 프로토콜이 있습니다.

단일 톤 모드에서 DDS 신호 제어 매개 변수는 프로파일 프로그래밍 레지스터에서 직접 옵니다. 디지털 램프 변조 모드에서 DDS 신호 제어 매개 변수는 디지털 램프 생성기에 의해 전달됩니다. 병렬 데이터 포트 변조 모드에서 DDS 신호 제어 매개 변수는 병렬 포트로 직접 구동 됩니다.

다양한 변조 모드는 일반적으로 DDS 신호 제어 매개 변수 중 하나에서만 작동합니다 (병렬 데이터 포트를 통한 극 변조 형식의 경우 두 개). 변조되지 않은 DDS 신호 제어 매개 변수는 프로그래밍 레지스터에 저장되고 선택된 모드에 따라 DDS로 자동 라우팅 됩니다.

별도의 출력 편이 키잉 (OSK) 기능도 사용할 수 있습니다. 이 기능은 DDS의 진폭 파라미터에만 영향을 미치는 별도의 디지털 선형 램프 생성기를 사용합니다. OSK 기능은 DDS 진폭 매개 변수를 구동 할 수 있는 다른 데이터 소스보다 우선합니다. 따라서 OSK 기능이 활성화 된 경우 다른 데이터 소스가 DDS 진폭을 구동 할 수 없습니다.

단일 톤 모드

단일 톤 모드에서 DDS 신호 제어 파라미터는 프로파일 프로그래밍 레지스터에서 직접 제공됩니다. 프로파일은 DDS 신호 제어 매개 변수를 포함하는 독립 레지스터입니다. 8 개의 프로파일 레지스터를 사용할 수 있습니다. 프로필 핀을 사용하여 원하는 레지스터를 선택해야합니다.

프로파일 변조 모드

각 프로파일은 독립적으로 액세스 할 수 있습니다. FSK, PSK 또는 ASK 변조의 경우 3 개의 외부 프로파일 핀 (PS [2 : 0])을 사용하여 원하는 프로파일을 선택하십시오. SYNC_CLK의 다음 상승 에지에서 프로파일 핀 상태의 변경은 선택된 프로파일에 의해 지정된 매개 변수로 DDS를 갱신합니다. 따라서 프로파일 변경은 SYNC_CLK 상승 에지에 대한 설정 및 유지 시간을 충족시켜야합니다. 진폭 제어는 또한 CFR1 레지스터 (0x00 [8])의 OSK 인 에이블 비트를 사용하여 인 에이블되어야한다.

디지털 RAMP 변조 모드

디지털 램프 변조 모드에서 변조 된 DDS 신호 제어 매개 변수는 디지털 램프 생성기 (DRG)에서 직접 공급됩니다. 램프 생성 매개 변수는 직렬 또는 병렬 I / O 포트를 통해 제어됩니다.

램프 생성 매개 변수를 통해 사용자는 램프의 상승 및 하강 기울기를 모두 제어 할 수 있습니다. 램프의 상한 및 하한 경계, 램프의 상승 부분의 스텝 크기 및 스텝 속도, 램프의 하강 부분의 스텝 크기 및 스텝 속도는 모두 프로그래밍 가능합니다.

램프는 디지털 방식으로 32 비트 출력 해상도로 생성됩니다. DRG의 32 비트 출력은 주파수, 위상 또는 진폭에 영향을 미치도록 프로그래밍 할 수 있습니다. 주파수에 대해 프로그래밍 할 때 모든 32 비트가 사용됩니다. 그러나 위상 또는 진폭에 대해 프로그래밍 할 때는 각각 16 MSB 또는 12 MSB 만 사용됩니다.

램프 방향 (상승 또는 하강)은 DRCTL 핀에 의해 외부 적으로 제어됩니다. 추가 핀 (DRHOLD)을 사용하면 램프 생성기를 현재 상태로 일시 중단 할 수 있습니다. 진폭 제어는 레지스터 CFR1의 OSK 활성화 비트를 사용하여 활성화해야 합니다.

병렬 데이터 포트 변조 모드

병렬 데이터 포트 변조 모드에서 변조 된 DDS 신호 제어 매개 변수는 32 비트 병렬 데이터 포트에서 직접 제공됩니다. 기능 핀은 32 비트 데이터 워드가 DDS 신호 제어 매개 변수에 적용되는 방법을 정의합니다. 32 비트 데이터 워드의 형식은 대상에 관계없이 부호없는 바이너리입니다.

병렬 데이터 클럭 (SYNC_CLK)

AD9914는 SYNC_CLK 핀에서 DAC 샘플 속도 (병렬 데이터 포트의 샘플 속도)의 1/24에서 실행되는 클록 신호를 생성한다. SYNC_CLK는 병렬 포트의 데이터 클럭으로 사용됩니다.

프로그래밍 가능한 모듈러스 모드

프로그램 가능한 모듈 모드에서 DRG는 보조 누적 기 (accumulator)로 사용되어 DDS 코어의 주파수 방정식을 변경하므로 분모에 2의 거듭 제곱에 국한되지 않는 분수를 구현할 수 있습니다. 위상 누산기는 주파수 조정 워드 (FTW)만큼 넓은 비트 세트이기 때문에 표준 DDS는 분모로 2의 제곱으로 제한됩니다.

그러나 프로그래머블 모듈 모드에서 주파수 방정식은 다음과 같습니다.

f0 = (fS)(FTW + A/B)/232
where f0/fS < ½, 0 ≤ FTW < 231, 2 ≤ B ≤ 232 – 1, and A < B.

이 방정식은 표준 DDS의 경우 2³²가 아닌 B × 2³²의 모듈러스를 의미합니다. 또한 B가 프로그램 가능하므로 결과는 프로그램 가능한 모듈러스가있는 DDS입니다.

프로그래머블 모듈 모드에서, 32 비트 보조 누산기는 전체 용량이 2³²가 아닌 다른 값으로 롤오버 할 수있는 방식으로 작동합니다. 즉, B의 프로그램 가능 값을 기반으로 수정 된 모듈로 작동합니다. 보조 누적 기의 각 롤오버에서 1LSB의 값이 32 비트 위상 누적 기의 현재 누적 값에 더해진다. 이 동작은 위상 누산기의 모듈러스를 B × 2³² (2³² 대신)로 변경하여 원하는 f₀을 합성 할 수 있도록합니다.

FTW, A 및 B에 대한 프로그램 가능한 모듈러스 모드 레지스터 값을 결정하려면 먼저 f₀/f_S를 상대 프라임 정수 (M/N)의 비율로 정의해야합니다. 즉, f₀와 f_S를 정수 M과 N으로 변환하면 M/N을 가장 낮은 항으로 줄일 수 있습니다. 그런 다음 M × 2³²를 N으로 나눕니다.이 나누기 연산의 정수 부분은 FTW (레지스터 0x04 [31 : 0])의 값입니다. 이 나눗셈 연산의 나머지 Y는

Y = (2³² × M) - (FTW × N)

Y의 값은 분수 Y / N을 취하여 A와 B의 결정을 용이하게 하고 가장 낮은 항으로 줄입니다. 그런 다음 분수의 분자는 A (레지스터 0x06 [31 : 0])이고 분모는 B (레지스터 0x05 [31 : 0])입니다.

예를 들어 표준 DDS에서는 1GHz 시스템 클록으로 300MHz를 정확하게 합성 할 수 없습니다. 그러나 다음과 같이 프로그래머블 모듈러스를 사용하는 것이 가능합니다.

먼저 f₀/f_S를 정수 비율로 표현하자.

300,000,000 / 1,000,000,000

이 비율을 최저 조건으로 낮추면 3/10이됩니다. 따라서 M = 3 및 N = 10입니다. FTW는 (M × 2³²) / N 또는 (3 × 2³²) / 10의 정수 부분이며 1,288,490,188 (32 비트 16 진수 표기법의 경우 0x4CCCCCCC)입니다. (3 × 2³²) / 10의 나머지 Y는 (2³² × 3) - (1,288,490,188 × 10)이므로 8입니다. 따라서 Y / N은 8/10이며 4/5로 줄어 듭니다. 따라서 A = 4 및 B = 5입니다 (각각 32 비트 16 진수 표기법에서 0x00000004 및 0x00000005). 이러한 FTW, A 및 B 값을 사용하여 AD9914를 프로그래밍 하면 시스템 클럭 주파수의 정확히 3/10 인 출력 주파수가 발생합니다.