
- •Схемотехника цифровых устройств Учебное пособие Новосибирск
- •Кафедра сапр
- •Введение
- •1 Параметры цифровых микросхем
- •1.1 Уровни логического нуля и единицы
- •1.2 Входные и выходные токи цифровых микросхем
- •1.3 Параметры, определяющие быстродействие цифровых микросхем
- •1.4 Описание логической функции цифровых схем
- •2 Основные логические функции и элементы
- •2.1 Функция "не", инвертор
- •2.2 Функция "и", логическое умножение
- •2.3 Функция "или", логическое сложение
- •3 Основные схемотехнические решения цифровых микросхем
- •Диодно-транзисторная логика (дтл);
- •3.1 Диодно-транзисторная логика (дтл)
- •3.2 Транзисторно-транзисторная логика (ттл)
- •3.3 Логика на комплементарных моп транзисторах (кмдп)
- •4 Согласование цифровых микросхем между собой
- •4.1 Согласование микросхем из различных серий между собой
- •Согласование 3- и 5- вольтовых ттл микросхем.
- •Согласование 3- вольтовых ттл микросхем и 2,5- вольтовых кмоп микросхем.
- •4.2 Регенерация цифрового сигнала
- •5 Арифметические основы цифровой техники
- •5.1 Системы счисления
- •5.2 Преобразование чисел из одной системы счисления в другую
- •6 Комбинационные цифровые схемы
- •6.1 Законы алгебры логики
- •Закон одинарных элементов.
- •Законы отрицания.
- •Комбинационные законы.
- •Закон тавтологии (многократное повторение):
- •Правило поглощения.
- •Правило склеивания.
- •6.2 Построение цифровой схемы по произвольной таблице истинности
- •6.3 Декодеры
- •6.4 Шифраторы
- •Универсального кодера.
- •6.5 Мультиплексоры
- •6.6 Демультиплексоры
- •7 Генераторы
- •7.1 Усилительные параметры кмоп инвертора
- •7.2 Осцилляторные схемы
- •7.3 Мультивибраторы
- •7.4 Особенности кварцевой стабилизации частоты генераторов
- •7.5 Одновибраторы
- •8 Цифровые схемы последовательностного типа
- •8.1 Триггеры
- •8.2 Регистры
- •8.3 Счётчики
- •9 Индикаторы
- •9.1 Малогабаритные лампочки накаливания
- •9.2 Газоразрядные лампы
- •9.3 Светодиодные индикаторы
- •9.4. Динамическая индикация
- •9.5 Жидкокристаллические индикаторы
- •10 Разработка цифрового устройства на примере электронных часов
- •10.1 Разработка структурной схемы часов
- •10.2 Разработка принципиальной схемы часов
- •11 Синхронные последовательные порты
- •11.1 Ssi интерфейс (dsp порт)
- •11.2 Spi порт
- •11.3 I2с порт
- •12 Синтезаторы частоты
- •12.1 Схемы фазовой подстройки частоты
- •12.2 Схемы определения ошибки по частоте
- •12.3 Умножители частоты
- •12.4 Частотные детекторы, построенные на основе фапч
- •13 Цифровая обработка сигналов
- •13.1 Структурная схема цифрового устройства обработки сигнала
- •13.2 Особенности аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования
- •Критерии дискретизации по котельникову
- •Погрешность хранения
- •Погрешность выборки
- •Погрешность временного положение стробирующего импульса
- •13.3 Фильтры для устранения эффекта наложения спектров (Антиалайзинговые фильтры)
- •13.4 Дискретизация сигнала на промежуточной частоте (субдискретизация)
- •13.5 Статическая передаточная функция ацп и цап и погрешности по постоянному току
- •13.6 Погрешности преобразования переменного тока
- •Искажения и шум в идеальном n-разрядном ацп
- •14 Виды аналого-цифровых преобразователей
- •14.1 Параллельные ацп
- •14.2 Последовательно-параллельные ацп
- •14.3 Ацп последовательного приближения
- •15 Основные блоки микросхем цифровой обработки сигналов
- •15.1 Двоичные сумматоры
- •15.2 Цифровые умножители
- •15.3 Постоянные запоминающие устройства
- •15.4 Статические оперативные запоминающие устройства (озу)
- •15.5 Цифровые фильтры
- •16 Реализация передатчиков радиосигналов в цифровом виде
- •16.1 Генераторы с цифровым управлением (nco)
- •16.2 Микросхемы прямого цифрового синтеза (dds)
- •16.3 Квадратурные модуляторы (Up converter)
- •16.4 Интерполирующие цифровые фильтры
- •17 Реализация радиоприёмников в цифровом виде
- •17.1 Цифровые преобразователи частоты
- •17.2 Цифровой квадратурный демодулятор
- •17.3 Децимирующие фильтры
- •Список литературы
- •Часть 1. Учебное пособие. Новосибирск , 2006.
- •630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86.
16 Реализация передатчиков радиосигналов в цифровом виде
Традиционно радиосигналы получались аналоговыми методами при помощи специализированных генераторов синусоидального сигнала и аналоговых смесителей. Однако в последнее время радиосигналы все чаще начинают формировать непосредственно в цифровом виде и только затем они преобразуются в аналоговую форму. Это обусловлено высокой повторяемостью характеристик цифровых устройств, и возможностью избежать влияния паразитных связей между блоками, входящими в состав разрабатываемого устройства. Отсутствие паразитных связей между внутренними блоками цифрового устройства, в свою очередь, ведет к возможности получить более высокие характеристики формируемых радиосигналов.
В настоящее время применяются в основном два подхода формирования радиосигналов в цифровой форме. Первый способ — это формирование квадратурных компонент сигнала I и Q в полосе частот от 0 до fв с последующим переносом этих сигналов на несущую или промежуточную частоту при помощи аналоговых или цифровых умножителей. Такие устройства получили название квадратурные модуляторы. В иностранной литературе такие устройства получили название "Up converter".
Второй способ формирования сигнала заключается в непосредственной генерации синусоидального сигнала цифровыми методами. При таком способе формирования сигнала предусматривается возможность изменения амплитуды, частоты или фазы радиосигнала. Такие устройства обычно называются полярными модуляторами. В иностранной литературе устройства непосредственной генерации сигнала получили название схем прямого цифрового синтеза — DDS.
При цифровом формировании радиосигнала по методу прямого цифрового синтеза аналоговый сигнал получается на выходе аналого-цифрового преобразователя. Форма генерируемого таким способом аналогового сигнала определяется цифровыми кодами, подаваемыми на вход аналого-цифрового преобразователя.
Цифровые коды отсчетов полезного сигнала можно хранить в постоянном запоминающем устройстве. Выдавать их на выход ПЗУ можно, последовательно перебирая все возможные комбинации на его адресных входах. Таким способом можно сформировать на выходе цифрового устройства любую форму выходного сигнала.
Упрощенная структурная схема устройства прямого цифрового синтеза (DDS), приведена на рисунке 16.1.
Рисунок 16.1 – Структурная схема устройства прямого цифрового синтеза
При распространении сигнала по электрическим цепям очень важно, чтобы он не подвергался искажениям. При распространении сигнала по цифровым схемам такому требованию удовлетворяет сигнал прямоугольной формы, однако если подобный сигнал подать на вход аналогового фильтра (а фильтрующими свойствами обладают все аналоговые схемы), то на его выходе прямоугольный сигнал будет искажен. При распространении сигнала по аналоговым схемам, форма не изменяется только у синусоидальных сигналов. На выходе аналогового устройства будет изменена только амплитуда и фаза этого сигнала. Именно поэтому, несмотря на неоднократные попытки использовать для радиосвязи сигналы с другой формой, в радиоприемниках и передатчиках до сих пор применяются именно синусоидальные сигналы.
Устройства, позволяющие непосредственно в цифровом виде формировать отсчеты синусоидального сигнала с программируемой частотой, получили название генераторов с цифровым управлением (NCO). Рассмотрим работу этих устройств подробнее.