數(shù)字控制振蕩器(NCO)的FPGA實(shí)現(xiàn)
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2 NCO的性能指標(biāo)
NCO的性能指標(biāo)包括信號(hào)頻率分辨率、信噪比(SNR)、無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)和輸出的信號(hào)正交性。這些性能指標(biāo)取決于NCO的數(shù)據(jù)位數(shù)。NCO的數(shù)據(jù)位數(shù)包括用于表示相位數(shù)據(jù)的位數(shù)n和表示相位的正弦值數(shù)據(jù)的位數(shù)nb，二者之間存在nb取決于n的關(guān)系，且前者必須能夠表示相位變化時(shí)其相位正弦值變化的最小值和最大值。而這又分為兩種情況：
第一種情況是相位最小變化值的正弦值最小變化發(fā)生在π／2-△φ～π／2，π／2～π／2+△φ，3π／2-△φ～3π／2，3π／2～3π／2+△φ，同時(shí)其相位的取值是在0～2π間且等間隔地分為2n爪取值點(diǎn)，因此，由正弦波的特性可知：只需要討論相位在π／2-△φ與π／2取值點(diǎn)的正弦值之差：
第二種情況是相位最小變化值的正弦值的最大變化發(fā)生在0～△φ，π-△φ～π，π～π+△φ，2π-△φ～2π取值點(diǎn)處。該情況可以通過(guò)類似于第一種情況的推導(dǎo)方法得到：
設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)式(9)和式(10)較好地取值n和nb，以避免相位的分辨率發(fā)生鈍化，并很好地達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
NCO的噪聲是因?yàn)榇嬖谡抑档牧炕`差而引入的，且量化誤差由表示正弦值的位數(shù)決定，其近似關(guān)系為：
式中，B是作為尋址ROM的地址的舍位位數(shù)，n是相位位數(shù)。NCO的另一個(gè)性能參數(shù)是頻率分辨率△f，該參數(shù)取決于相位位數(shù)，其關(guān)系式為：
3 NCO在FPGA中的實(shí)現(xiàn)
NCO的查找表是一個(gè)正弦值表，該表的正弦值是按照相位作為存儲(chǔ)地址來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)的，而且一般以相位遞增的方式存儲(chǔ)。利用正弦波的奇偶對(duì)稱性，可以把2π相位分成4等份，然后利用各等份之間的對(duì)稱性來(lái)實(shí)現(xiàn)地址信息的映射，通常只存儲(chǔ)[0，π／2]象限內(nèi)的幅度碼。
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