一個(gè)完美的DDS正弦波信號(hào)音生成器詳細(xì)介紹

　　在測(cè)試和驗(yàn)證分辨率高于 16 位的高精度快速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的交流性能時(shí)，需要用到近乎完美的正弦波生成器，該生成器至少支持 0 kHz 至 20 kHz 音頻帶寬。通常會(huì)使用價(jià)格高昂的實(shí)驗(yàn)室儀器儀表來(lái)執(zhí)行這些評(píng)估和特性表征，例如 Audio Precision 提供的音頻分析儀 AP27xx 或 APx5xx 系列。大多數(shù)情況下，24 位或更高分辨率的現(xiàn)代高速 SAR 和寬帶Σ-Δ ADC 都采用單電源和全差分輸入，因此要求用于 DUT 的信號(hào)源具備準(zhǔn)確的直流和交流性能，同時(shí)提供全差分輸出（180°錯(cuò)相）。同樣，這款交流生成器的噪聲和失真水平應(yīng)該遠(yuǎn)優(yōu)于這些 ADC 的規(guī)格，根據(jù)大部分供應(yīng)商提供的規(guī)格，其本底噪聲水平遠(yuǎn)低于 –140 dBc，失真水平低于–120 dBc，輸入信號(hào)音頻率為 1 kHz 或 2 kHz，最高可達(dá) 20 kHz。有關(guān)適合高分辨率帶寬 ADC 的典型測(cè)試臺(tái)的典型測(cè)試配置，請(qǐng)參考圖 1。最關(guān)鍵的元件就是正弦波生成器（單信號(hào)音或多信號(hào)音），其中基于軟件的直接數(shù)字頻率合成器（DDS）可以提供完全的靈活性、極高的頻率分辨率和時(shí)鐘同步性能，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行相干取樣，以避免泄漏和 FFT 窗口濾波。因?yàn)槌杀局挥幸纛l精密分析儀的幾分之一，所以能夠基于直接數(shù)字頻率合成（DDFS）原理設(shè)計(jì)非常精準(zhǔn)的正弦波生成器，但需要通過(guò)軟件在 SHARC 處理器等浮點(diǎn) DSP 處理器上實(shí)現(xiàn)。一個(gè)相當(dāng)快的浮點(diǎn) DSP 將能滿足實(shí)時(shí)性要求，以及所有算法和處理?xiàng)l件，以達(dá)到先進(jìn)的 SAR ADC 所設(shè)置的失真和噪聲性能水平。通過(guò)利用 SHARC 內(nèi)核架構(gòu)的全字?jǐn)?shù)據(jù)長(zhǎng)度（32 位或 64 位定點(diǎn)格式）來(lái)實(shí)施 NCO 相位累加，利用專有的 40 位浮點(diǎn)擴(kuò)展精度來(lái)執(zhí)行正弦近似函數(shù)，以及利用數(shù)字濾波器來(lái)確定頻譜形狀，量化效應(yīng)（回轉(zhuǎn)噪聲和截?cái)嘣肼暎┑玫酱蠓档?，與用于信號(hào)重構(gòu)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）缺點(diǎn)相比，這種效應(yīng)可以忽略不計(jì)。