直接数字合成

数字电子方式

直接数字合成（Direct Digital Synthesizer，简称DDS）是一种数字电子方式，它从一个单一（或混合）的频率源中产生任意波形和频率。

基本内容

一个基本的DDS电路包括电子控制器、随机访问存储器（RAM）、频率参考源（通常是晶振）、计数器和数模转换器（DAC）。要使DDS系统工作需要两个操作阶段：我们称之为编程和运行。

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1概述

2编程

3运行

4执行细节

5参考

5.1论文

5.2图书

6外部连接

编程

在编程这一阶段里，电子控制器把数据(通常频率/幅度/相位控制字)存储器中。数据的每一个单元是一个用来表示当前时刻信号幅度的二进制数。存储器中这些数据的排列（数组）构成一张振幅表，表示每一时刻当前波形的振幅。举个例子，在一张振幅表中，前一半的数全为0，后一半全为波形振幅的最大值（100%），这些数据就表示“方波”了。任何波形都可以通过简单地改变这些数据来产生。

运行

在运行这一阶段中，计数器（可以称之为相位累加器）受频率参考源的指示，每一个脉冲自增。相位累加器的输出（相位）通常就是数组中依次输出的各个数据。最后会被DAC依次转换成模拟波形。

为了产生周期波形，电路被设计成每一个波形周期的时间片读取振幅表中的一个数据。举个例子，如果参考频率是1MHz，而且振幅表中包含1000个数据，以自增1的方式读完整个振幅表需要1000 / 1 MHz = 1 ms，所以最后输出波形的频率为1/(1 ms) = 1 kHz。

系统能产生更高的输出频率通过简单地增加相位自增速度，从而使计数器能更快地读完一遍振幅表。在上面的那个例子中，相位自增的幅度是1，所以如果自增的幅度设为2，则输出波形的频率将提高一倍。为了能较好地控制频率，可将标准的相位自增幅度设为10。这样微调输出频率。举个例子，如果将相位自增幅度提至11则会增加10%的输出频率。当将相位自增幅度减至9时，输出频率会相应地减小。为了获得更加精确的输出频率，需用计数器和DAC拥有较多的位数。

执行细节

实际执行中通常在32位的相位累加器和相位自增中设置查找表在大小为2的n次方。通常计数器的高位8或10比特用作查找表的索引（查找表的大小通常为256或1024）。剩余的低位比特可被作为参数或索引，用来窜改查找表中邻近的数据。经常用线性插值法来实现。

频率源通常由一个1MHz至100MHz的晶振产生。最高频率产生的方式取决于查找表的大小和（频率源的）频率。为了能产生清晰的波形，（查找表中）必须拥有最少的采样点。如果相位自增幅度太大，计数器阅遍查找表太快从而导致输出信号的失真。 DDS的实现有软件与硬件两种。由于DDS的实时性，软件的实现通常只用于声音频率的产生。

DDS的应用：函数信号发生器、混频器、调制器和声音合成器等等。

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