直接數字合成

直接數字合成（Direct Digital Synthesizer，簡稱DDS）是一種數字電子方式，它從一個單一（或混合）的頻率源中產生任意波形和頻率。

基本內容

直接數字合成（Direct Digital Synthesizer，簡稱DDS）是一種數字電子方式，它從一個單一（或混合）的頻率源中產生任意波形和頻率。

目錄

[隱藏]

1概述

2編程

3運行

4執行細節

5參考

5.1論文

5.2圖書

6外部連線

概述

一個基本的DDS電路包括電子控制器、隨機訪問存儲器（RAM）、頻率參考源（通常是晶振）、計數器和數模轉換器（DAC）。要使DDS系統工作需要兩個操作階段：我們稱之為編程和運行。

編程

在編程這一階段里，電子控制器把數據(通常頻率/幅度/相位控制字)存儲器中。數據的每一個單元是一個用來表示當前時刻信號幅度的二進制數。存儲器中這些數據的排列（數組）構成一張振幅表，表示每一時刻當前波形的振幅。舉個例子，在一張振幅表中，前一半的數全為0，後一半全為波形振幅的最大值（100%），這些數據就表示“方波”了。任何波形都可以通過簡單地改變這些數據來產生。

運行

在運行這一階段中，計數器（可以稱之為相位累加器）受頻率參考源的指示，每一個脈衝自增。相位累加器的輸出（相位）通常就是數組中依次輸出的各個數據。最後會被DAC依次轉換成模擬波形。

為了產生周期波形，電路被設計成每一個波形周期的時間片讀取振幅表中的一個數據。舉個例子，如果參考頻率是1MHz，而且振幅表中包含1000個數據，以自增1的方式讀完整個振幅表需要1000 / 1 MHz = 1 ms，所以最後輸出波形的頻率為1/(1 ms) = 1 kHz。

系統能產生更高的輸出頻率通過簡單地增加相位自增速度，從而使計數器能更快地讀完一遍振幅表。在上面的那個例子中，相位自增的幅度是1，所以如果自增的幅度設為2，則輸出波形的頻率將提高一倍。為了能較好地控制頻率，可將標準的相位自增幅度設為10。這樣微調輸出頻率。舉個例子，如果將相位自增幅度提至11則會增加10%的輸出頻率。當將相位自增幅度減至9時，輸出頻率會相應地減小。為了獲得更加精確的輸出頻率，需用計數器和DAC擁有較多的位數。

執行細節

實際執行中通常在32位的相位累加器和相位自增中設定查找表在大小為2的n次方。通常計數器的高位8或10比特用作查找表的索引（查找表的大小通常為256或1024）。剩餘的低位比特可被作為參數或索引，用來竄改查找表中鄰近的數據。經常用線性插值法來實現。

頻率源通常由一個1MHz至100MHz的晶振產生。 最高頻率產生的方式取決於查找表的大小和（頻率源的）頻率。為了能產生清晰的波形，（查找表中）必須擁有最少的採樣點。如果相位自增幅度太大，計數器閱遍查找表太快從而導致輸出信號的失真。 DDS的實現有軟體與硬體兩種。由於DDS的實時性，軟體的實現通常只用於聲音頻率的產生。

DDS的套用：函式信號發生器、混頻器、調製器和聲音合成器等等。