Dạng sóng Cos thường được xét tới ở dạng biên độ a(t) = cos(ωt). Tuy nhiên, biên độ là phi tuyến và không dễ để tạo ra. Mặt khác thì thông tin về pha của dạng sóng là tuyến tính.
Hình 53. Sóng Cos
Hơn nữa tốc độ góc phụ thuộc tần số tín hiệu ω = 2πf . Sự quay pha trong một chu kỳ có thế xác định.
∆ phase = ωδ(t) ω = 2πf
Do đó, f = ∆ phase/2πδ(t) ; δ(t) = 1/fMCLK
AD8935 tạo nên đầu ra dựa trên phương trình đơn giản này. Chip DDS có thể triển khai phương trình này dựa trên 3 thành phần chính.
5.1.1.1 Bộ tạo dao động số và bộđiều chế pha
Khối này bao gồm hai thanh ghi lựa chọn tần số, một bộ tích lũy pha và bốn thanh ghi độ lệch pha. Thành phần chính của bộ tạo dao động số là một bộ tích lũy pha 32 bit. Vùng số này được ánh xạ tới vùng pha 0 - 2π cho độ phân giải tần số cao.
Lối vào bộ tích lũy pha có thểđược chon từ thanh ghi FREQ0 hoặc FREQ1 được điều khiển bởi chân FSELECT hoặc bít FSELECT. Bộ tạo dao động số tạo ra tín hiệu pha liên tục, do đó trách sự gián đoạn pha xảy ra khi chuyển tần số. Ngoài ra độ lệch pha có thểđược thêm vào để thực hiện điều chế pha sử dụng thanh ghi pha. Giá trị này có thể được lập trình trước trong 4 thanh ghi pha. Độ phân giả của những thanh ghi này là 2π/4096.
5.1.1.2 Bảng tra cứu Cos
Để tiện dụng, giá trị pha đầu ra được chuyển thành giá trị hàm sin. Vì thông tin pha được ánh xạ trực tiếp tới biên độ một bảng tra cứu ROM được sử dụng. Mặc dù bộ tích lũy pha là 32 bít nhưng đầu ra của bộ tích lũy pha bị cắt chỉ còn 12 bít. Sử dụng cả 32 bít là không cần thiết. Điều này đã được trình bày trong các chương trước. Điều cần thiết là độ phân giải pha phải đủđể sai số một chiều của sóng đầu ra bị chi phối bởi sai pha lượng tử của DAC.
5.1.1.3 Bộ chuyển đổi D/A
AD8935 chứa một bộ chuyển đổi D/A 10 bít, có khả năng điều khiển số tải lớn tại các tốc độ khác nhau. Dòng đầu ra có thểđiều chỉnh để tối ưu công suất.
5.2.2Giao tiếp với vi điều khiển
AD9835 có giao tiếp truyền nối tiếp với 16 bít được truyền trong mỗi chu kỳ viết. Các tín hiệu SCLK, SDATA, FSYNC được sử dụng để tải từ nhớ vào AD9835. Khi FSYNC được đặt thấp, AD9835 được thông báo cho biết rằng một từ đang được viết tới thiết bị. Bít đầu tiên được đọc vào thiết bị trong rìa xuống của xung SCLK. Với các bít còn lại sẽ được đọc vào thiết bị trong các rìa xuống tiếp theo của SCLK. Khi viết thanh ghi pha và tần số, bốn bít định danh đầu tiên chỉ ra liệu thanh ghi tần số hay pha được viết tới, bốn bít tiếp theo chứa địa chỉ thanh ghi đích và 8 bít còn lại chứa dữ liệu.
Bên trong AD9835, sự truyền 16 bít được sử dụng khi nạp cho thanh ghi pha và tần số. Có hai chế độ cho việc nạp thanh ghi. Sự truyền trực tiếp dữ liệu thanh ghi và việc truyền dữ liệu có đệm. Với truyền có đệm, từ 8 bít được tải vào thanh ghi đệm (8 bít LSBs hoặc MSBs). Tuy nhiên dữ liệu này không được nạp vào thanh ghi dữ liệu 16
bít vì thanh ghi bit chưa được cập nhật. Với quá trình truyền trực tiếp từ 8 bít được nạp vào thanh ghi đệm thích hợp. Ngay lập tức sau sự nạp của thanh ghi đệm nội dung của thanh ghi đệm được nạp vào thanh ghi dữ liệu 16 bít và thanh ghi đích được napfj vào rìa tăng của xung MCLK.
Khi thanh ghi đích được đánh địa chỉ, sự truyền có đệm nên thực hiện trước theo sau bởi một quá trình truyền trực tiếp. Khi tất cả 16 bit của thanh ghi đệm chứa dữ liệu, thanh ghi đích có thểđược cập nhật.
5.2 Mạch tạo dao động sử dụng AD8935
5.2.1Sơ đồ nguyên lý
Đây là mạch tạo nguồn nuôi 5V, cung cấp một điện áp ổn định sử dung IC LM1805 và mạch tạo dao động 48MHz, cung cấp xung điều khiển AD8935.
Hình 54: Nguồn và mạch dao động
IC sử dụng trong ứng dụng này là AT89C2051. Nó có 2K byte bộ nhớ Flash, 128 byte RAM, 15 đường vào ra, 2 bộđếm/định thời 16 bít.
Các chân 5,6,7 của cổng 1 dùng để điều khiển đọc ghi AD9835. IC dùng thạch anh ngoài tần số 11.0592MHz. Chân P1.4 điều khiển led dùng báo hiệu khi cần. Đặc điểm của AT89C2051 hai chân P1.0 và P1.4 không có trở kéo nội. Các chân còn lại của cổng port 1 có trở kéo nội nên có thể dùng điều khiển vào ra bình thường.
Hình 55: Sơđồ mắc AT89C2051
Mạch có bố trí thêm khối giao tiếp cổng COM với máy tính để có thể thực hiện điều khiển tần số từ máy tính.
AD9835 là một chip gián, được đóng trong gói TSSOP 16 chân. Ở đây, các chân FSELECT, PSEL0, PSEL1 được nối xuống đất để chọn thanh ghi tần số FREQ0 và thanh ghi PHASE0.
Hình 57: Sơđồ mắc AD9835
5.2.2 Sơ đồ mạch in:
5.2.3Mạch triển khai thực tế
Hình 59: Mạch ứng dụng chip DDS AD9835
KẾT LUẬN
Để thực hiện đề tài này, em đã tham khảo khá nhiều tài liệu về lĩnh vực tổng hợp tần số trực tiếp. Qua đó em đã rút ra cho bản thân mình nhiều kinh nghiệm đang quý khi muốn tìm hiểu một vấn đề. Đề tài đã cho em cơ hội để hệ thống lại những kiến thức mình đã học đồng thời tìm hiểu được những vấn đề quan trọng trong tổng hợp tần số trực tiếp. Một công nghệđang ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Trong gần hai tháng thực hiện đề tài, em đã tìm hiểu được nhiều vấn đề có thể coi là cơ bản và quan trọng trong công nghệ tổng hợp tần số trực tiếp. Đầu tiên là về nguyên tắc hoạt động, đây là một vấn đề cơ bản khi tiếp cận công nghệ này. Nguyên lý hoạt động của một hệ thống tổng hợp tần số trực tiếp đã được viết khá rõ trong chương một của cuốn luận văn này. Vấn đề thứ hai em đã tìm hiểu khi tiếp cận với công nghệ tổng hợp tần số trực tiếp đó là nghiên cứu phổđầu ra. Vấn đề về nhiễu là quan trong trong một hệ lấy mẫu hoạt động ở dải tần số cao. Nghiên cứu những ảnh hưởng của nhiễu và những tác nhân gây nên nhiễu là một công việc rất khó nhưng lại rất quan trọng. Đề tài chỉ mới tiếp cận chứ chưa đi sâu tìm hiểu cụ thể được vấn đề này. Đó là một hạn chế nhưng trong khuân khổ thời gian ngắn để thực hiện đề tài đồng thời bản thân còn thiếu kinh nghiệm và kiến thức. Nên em hi vọng trong thời gian tới có thể tìm hiểu sâu hơn và có thể phát triển đề tài cao hơn trong luận văn cao học.
Một chủ đề nữa em đã dành nhiều thời gian để tìm hiểu đó là những ứng dụng điều chế của DDS. Việc thực hiện điều chế FSK, PSK, QAM được thực hiện dễ dàng với những chip DDS cung cấp bởi hãng ANALOG DEVICES.
Mặc dù đã rất có gắng nhưng luận văn không thể tránh khỏi một số những lỗi sai. Nhiều thuật ngữ chuyên ngành tiếng anh em đã để từ tiếng anh của nó để tránh những sai sót khi hiểu về vấn đề. Em hi vọng các thầy cô giáo sẽ thông cảm và góp ý giúp em hoàn thiện hơn đề tài.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] ANALOG DEVICES A technical tutorial on digital signal synthesis.
http://www.ieee.li/pdf/essay_dds.pdf.
[2] Gibson, J. D., 1993, Principles of Digital and Analog Communications, Prentice- Hall, Inc.
[3] Ifeachor, E. C. and Jervis, B. W., 1996, Digital Signal Processing: A Practical Approach, Addison-Wesley Publishing Co.
[4] Lathi, B. P., 1989, Modern Digital and Analog Communication Systems, Oxford University Press
[5] Oppenheim, A. V. and Willsky, A. S., 1983, Signals and Systems, Prentice-Hall, Inc.
[6] Proakis, J. G. and Manolakis, D. G., 1996, Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and Applications, Prentice-Hall, Inc.