సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్: ఆర్కిటెక్చర్, వర్కింగ్ & దాని అప్లికేషన్స్

ఒక DSP సిస్టమ్‌కు సైనూసోయిడల్ వేవ్‌ఫారమ్ లేదా ఇతర ఆవర్తన తరంగ రూపం అవసరం. ఈ తరంగ రూపాలను రూపొందించడానికి ఉపయోగించే ఒక పద్ధతిలో ప్రధానంగా 'NCOలు (సంఖ్యాపరంగా నియంత్రిత ఓసిలేటర్లు) ఉంటాయి, ఇక్కడ చిరునామాను సైన్ LUT (లుకప్ టేబుల్)గా రూపొందించడానికి డిజిటల్ అక్యుమ్యులేటర్ ఉపయోగించబడుతుంది. సాఫ్ట్‌వేర్ & హార్డ్‌వేర్ రెండింటిలోనూ సిస్టమ్ చాలా సాధారణం. కాబట్టి ఇది అవుట్‌పుట్‌లో స్థిరమైన దశ లక్షణాన్ని కొనసాగిస్తూ ఉత్పన్నమయ్యే తరంగ రూపం యొక్క తక్షణ ఫ్రీక్వెన్సీ/దశలో తక్షణ మార్పులను అనుమతిస్తుంది. ఇది ఒక తో విలీనం చేసిన తర్వాత DAC అనలాగ్ o/p వేవ్‌ఫారమ్‌ను రూపొందించడానికి, సిస్టమ్‌ను DDS లేదా డైరెక్ట్ డిజిటల్ సింథసైజర్ అంటారు. కాబట్టి ఈ వ్యాసం a యొక్క అవలోకనాన్ని చర్చిస్తుంది సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ లేదా NCO - అప్లికేషన్‌లతో పని చేస్తుంది.

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ అంటే ఏమిటి?

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ అనేది డిజిటల్ సిగ్నల్ జెనరేటర్, ఇది సింక్రోనస్, వివిక్త-సమయం మరియు వివిక్త-విలువైన తరంగ రూపాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇవి సాధారణంగా సైనూసోయిడల్‌గా ఉంటాయి, ఇక్కడ సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ లేదా దశ డిజైన్‌లో నియంత్రించబడుతుంది. ఈ ఓసిలేటర్‌లు నేరుగా DDS లేదా డిజిటల్ సింథసైజర్‌ను తయారు చేయడానికి అవుట్‌పుట్ వద్ద DAC (డిజిటల్-టు-అనలాగ్ కన్వర్టర్)తో తరచుగా కలుపుతారు. NCOలు ఖచ్చితత్వం, చురుకుదనం, విశ్వసనీయత & స్థిరత్వం పరంగా ఇతర రకాల ఓసిలేటర్‌ల కంటే అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి. కాబట్టి, క్లాస్ D ఆడియో యాంప్లిఫైయర్‌లు, టోన్ జనరేటర్లు, లైటింగ్ కంట్రోల్, ఫ్లోరోసెంట్ బ్యాలస్ట్‌లు మరియు రేడియో-ట్యూనింగ్ సర్క్యూట్‌లు అన్నీ NCOల నుండి ప్రయోజనం పొందుతాయి. రాడార్ సిస్టమ్‌లు, డిజిటల్ PLLలు, రేడియో సిస్టమ్‌లు, డ్రైవర్లు బహుళస్థాయి PSK/ వంటి వివిధ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లలో సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ ఉపయోగించబడుతుంది. FSK మాడ్యులేటర్లు లేదా డీమోడ్యులేటర్లు మరియు మరెన్నో.

లక్షణాలు

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్‌ల లక్షణాలు క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

అవుట్పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ

NCO ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది ప్రధానంగా సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. యొక్క అర్థం బిట్స్ ఫర్ ఉదాహరణ; 20-బిట్ పరిమాణం 32 MHZ వరకు ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే, 16-బిట్ పరిమాణం 500 KHz మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయగలదు.

ఫ్లెక్సిబుల్ అవుట్‌పుట్

NCO యొక్క అవుట్‌పుట్‌ను పల్స్-ఫ్రీక్వెన్సీ రూపంలో కాకుండా స్థిరమైన విధి చక్రానికి సెట్ చేయవచ్చు.

తక్కువ-పవర్ స్లీప్‌లో పని చేస్తుంది

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ స్లీప్ మోడ్‌లో అమలు చేయబడవచ్చు & CPU నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది.

అనేక గడియార మూలాలు

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ సంఖ్యను ఉపయోగించవచ్చు. గడియార మూలాల అంతర్గత మరియు బాహ్య రెండూ.

N-bit టైమర్/కౌంటర్ ఫంక్షనాలిటీ

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్‌ను కొత్త వర్కింగ్ మోడ్‌లో సాధారణ-ప్రయోజన 20-బిట్ టైమర్/కౌంటర్ లాగా కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

NCO ఓసిలేటర్ ఆర్కిటెక్చర్

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ ఆర్కిటెక్చర్ క్రింద చూపబడింది. ఈ నిర్మాణంలో రెండు ప్రధాన భాగాలు PA (ఫేజ్ అక్యుమ్యులేటర్) మరియు PAC (ఫేజ్-టు-యాంప్లిట్యూడ్ కన్వర్టర్) ఉన్నాయి.

ఫేజ్ అక్యుమ్యులేటర్ ప్రతి CLK నమూనా వద్ద దాని అవుట్‌పుట్‌లో ఉంచబడిన విలువకు ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణ విలువను జోడిస్తుంది. ఫేజ్-టు-యాంప్లిట్యూడ్ కన్వర్టర్ సిగ్నల్ లుక్-అప్ టేబుల్‌లోకి ఇండెక్స్ వంటి ఫేజ్ అక్యుమ్యులేటర్ అవుట్‌పుట్ వర్డ్‌తో మ్యాచింగ్ యాంప్లిట్యూడ్ శాంపిల్‌ను అందిస్తుంది. కొన్నిసార్లు, కచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి అలాగే దశ యొక్క దోష శబ్దాన్ని తగ్గించడానికి LUTతో కలిపి ఇంటర్‌పోలేషన్ ఉపయోగించబడుతుంది. సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ సాఫ్ట్‌వేర్‌లో, దశను వ్యాప్తిలోకి అనువదించడానికి పవర్ సిరీస్ వంటి గణిత ప్రక్రియలను ఉపయోగించవచ్చు.

క్లాక్ చేసిన తర్వాత, PA లేదా ఫేజ్ అక్యుమ్యులేటర్ కేవలం మాడ్యులో 2^N సాటూత్ సిగ్నల్‌ను సృష్టిస్తుంది, ఆ తర్వాత అది PAC (ఫేజ్ టు యాంప్లిట్యూడ్ కన్వర్టర్) ద్వారా నమూనా సైనూసోయిడ్‌గా మార్చబడుతుంది. ఇక్కడ ‘N’ అనేది నం. ఫేజ్ అక్యుమ్యులేటర్‌లోని క్యారీ బిట్స్.

'N' వంటి క్యారీడ్ బిట్‌ల సంఖ్య ఓసిలేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ రిజల్యూషన్‌ను సెట్ చేస్తుంది & సాధారణంగా సంఖ్యతో పోలిస్తే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. PAC లుక్-అప్ టేబుల్ మెమరీ స్పేస్‌ను వివరించే బిట్స్.

ఫేజ్ టు యాంప్లిట్యూడ్ కన్వర్టర్ సామర్థ్యం 2^M అయితే, పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఫేజ్ అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ పదాన్ని M-బిట్‌లకు తగ్గించాలి. కానీ, ఈ బిట్స్ ఇంటర్‌పోలేషన్ కోసం ఉపయోగించబడతాయి. ఫేజ్ అవుట్‌పుట్ వర్డ్ రిడక్షన్ అనేది ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని మార్చదు కానీ ఇది సమయం-మారుతున్న ఆవర్తన దశ లోపం నకిలీ ఉత్పత్తుల యొక్క ప్రధాన మూలం.

CLK ఫ్రీక్వెన్సీకి సంబంధించి ఫ్రీక్వెన్సీ ఖచ్చితత్వం దశను లెక్కించడానికి ఉపయోగించే గణిత శాస్త్రం యొక్క ఖచ్చితత్వం ద్వారా మాత్రమే పరిమితం చేయబడింది. సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్‌లు దశ & పౌనఃపున్యంపై అవగాహన కలిగి ఉంటాయి మరియు తగిన నోడ్‌లో సమ్మషన్ ద్వారా ఫ్రీక్వెన్సీ-మాడ్యులేటెడ్ లేదా ఫేజ్-మాడ్యులేటెడ్ అవుట్‌పుట్‌ను రూపొందించడానికి కొద్దిగా సవరించబడతాయి, లేకుంటే క్వాడ్రేచర్ అవుట్‌పుట్‌లను ఇస్తాయి.

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ ఎలా పని చేస్తుంది?

NCO మాడ్యూల్ అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను రూపొందించడానికి అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క ఓవర్‌ఫ్లోను ఉపయోగిస్తుంది. కాబట్టి, అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క ఓవర్‌ఫ్లో కేవలం ఒక CLK సిగ్నల్‌కు బదులుగా సవరించదగిన ఇంక్రిమెంట్ విలువ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. పరిమిత ప్రీస్కేలర్ లేదా పోస్ట్‌స్కేలర్ డివైడర్ విలువ ద్వారా విభజన స్థాయి మారదు కాబట్టి ఇది సాధారణ టైమర్-ఆధారిత కౌంటర్‌పై ప్రయోజనాన్ని అందిస్తుంది. ఫిక్స్‌డ్ డ్యూటీ సైకిల్‌లో ఫ్రీక్వెన్సీ ఖచ్చితత్వం & అద్భుతమైన రిజల్యూషన్ అవసరమయ్యే అప్లికేషన్‌లలో సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ ఒక సంచితానికి తరచుగా స్థిర విలువను జోడించడం ద్వారా పని చేస్తుంది. కాబట్టి, ఇన్‌పుట్ CLK రేటు వద్ద చేర్పులు జరుగుతాయి. కొన్నిసార్లు, అక్యుమ్యులేటర్ ఒక క్యారీ ద్వారా పొంగి ప్రవహిస్తుంది, ఇది ముడి NCO యొక్క అవుట్‌పుట్. ఇది అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క అత్యధిక విలువకు చేర్చబడిన విలువ యొక్క నిష్పత్తి ద్వారా ఇన్‌పుట్ CLKని సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది.

ఇంకా, పల్స్‌ని సాగదీయడం ద్వారా NCO యొక్క అవుట్‌పుట్‌ను సవరించవచ్చు. ఆ తర్వాత, NCO యొక్క సవరించిన అవుట్‌పుట్ ఇతర పెరిఫెరల్‌లకు అంతర్గతంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది & ఐచ్ఛికంగా ఇన్‌పుట్/అవుట్‌పుట్ పిన్‌కి అవుట్‌పుట్ చేయబడుతుంది. అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క ఓవర్‌ఫ్లో కూడా అంతరాయాన్ని కలిగిస్తుంది.

సగటు ఫ్రీక్వెన్సీని రూపొందించడానికి NCO వ్యవధి వేర్వేరు దశల్లో మారుతుంది. కాబట్టి ఈ అవుట్‌పుట్ ప్రధానంగా అనిశ్చితిని తగ్గించడానికి NCO అవుట్‌పుట్‌ను సగటున స్వీకరించే సర్క్యూట్ సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
NCO మాడ్యూల్ యొక్క ఓవర్‌ఫ్లో ప్రధానంగా కింది ఫార్ములాపై ఆధారపడి ఉంటుంది
అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క ఓవర్‌ఫ్లో రేట్ = అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క ఓవర్‌ఫ్లో విలువ/ఇన్‌పుట్ CLK ఫ్రీక్వెన్సీ + ఇంక్రిమెంట్ విలువ.

ఫేజ్ అక్యుమ్యులేటర్ అంటే ఏమిటి?

ఇది సిస్టమ్ యొక్క ప్రతి క్లాక్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌కు పెంచబడే 2^N డిజిటల్ పరిస్థితులను కలిగి ఉండే మాడ్యులో-N కౌంటర్. ఇంక్రిమెంట్ పరిమాణం ప్రధానంగా ట్యూనింగ్ వర్డ్ విలువపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క యాడర్ దశకు M వర్తించబడుతుంది. ట్యూనింగ్ పదం స్టెప్ సైజులో కౌంటర్ ఇంక్రిమెంట్‌లను సరిచేస్తుంది.

NCO ఓసిలేటర్ ప్రయోజనాలు

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ ప్రయోజనాలు క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• స్థిరత్వం, ఖచ్చితత్వం & విశ్వసనీయత పరంగా ఇతర ఓసిలేటర్ రకాలతో పోలిస్తే సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది.
• ఈ ఓసిలేటర్‌లు ఫ్లెక్సిబుల్ ఆర్కిటెక్చర్‌ను కలిగి ఉంటాయి కాబట్టి అవి ఆన్-ది-ఫ్లై ఫ్రీక్వెన్సీ లేదా ఫేజ్ వంటి ప్రోగ్రామ్‌లబిలిటీలను సులభంగా అనుమతిస్తాయి.
• సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్లు ఇతర వాటి కంటే అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి ఓసిలేటర్ల రకాలు చురుకుదనం, ఖచ్చితత్వం, స్థిరత్వం మరియు విశ్వసనీయత పరంగా.
• NCO యొక్క ప్రయోజనాలు డిజైనర్‌లను త్వరగా బోర్డులను రూపొందించడానికి, విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి, బోర్డు రియల్ ఎస్టేట్ స్థలాన్ని ఆదా చేయడానికి మరియు ఖర్చును తగ్గించడానికి అనుమతిస్తాయి.

NCO ఓసిలేటర్ ఉపయోగాలు

సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్‌ల అప్లికేషన్‌లు క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఖచ్చితత్వం, లీనియర్ ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణ & స్థిర విధి చక్రంలో అద్భుతమైన రిజల్యూషన్ బ్యాలస్ట్ & లైటింగ్ కంట్రోల్, రెసొనెంట్ పవర్ సప్లైస్ & టోన్ జనరేటర్లు అవసరమయ్యే చోట సంఖ్యాపరంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ వర్తిస్తుంది.
• NCOలు సాధారణ డిజిటల్ సర్క్యూట్‌లు, ఇవి రేట్ మార్పిడి, ఫ్రీక్వెన్సీ సింథసిస్ & CLK జనరేషన్ వంటి విస్తృత శ్రేణి సమయ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడతాయి.
• ఒక NCO ప్రధానంగా సైన్, కొసైన్, LFM లేదా లీనియర్ ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేటెడ్, SoCలలో గాస్సియన్ వంటి ఆన్-చిప్ మేజర్ సిగ్నల్స్ ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడుతుంది.
• NCO మాడ్యూల్ అనేది అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క ఓవర్‌ఫ్లో ఉపయోగించి అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను రూపొందించే టైమర్.
• రేడియో-ట్యూనింగ్ సర్క్యూట్‌లు, లైటింగ్‌ను నియంత్రించడం, ఫ్లోరోసెంట్ బ్యాలస్ట్‌లు, టోన్ జనరేటర్లు & క్లాస్-డి ఆడియో యాంప్లిఫైయర్‌ల అప్లికేషన్‌లలో ఇవి చాలా ముఖ్యమైనవి.
• DDS (డైరెక్ట్ డిజిటల్ సింథసైజర్)ని రూపొందించడానికి o/p వద్ద DACతో కలిపి ఇవి తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి.
• ఇది డిజిటల్ ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేటర్, ఇది ఓసిలేటర్ యొక్క ధ్వనించే i/p సిగ్నల్‌ను శుభ్రం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
  ఇది 32 MHz ఫ్రీక్వెన్సీల వరకు ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించే లీనియర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రోగ్రామబుల్ జెనరేటర్.

అందువలన, ఇది అన్ని గురించి సాధారణంగా నియంత్రించబడే ఓసిలేటర్ యొక్క అవలోకనం ఇది ప్రతి ఇన్‌పుట్ క్లాక్ సిగ్నల్ యొక్క పెరుగుతున్న అంచున ఉన్న ఇన్‌సైడ్ అక్యుమ్యులేటర్‌కి ఇంక్రిమెంట్‌ని చేర్చడం ద్వారా పనిచేస్తుంది. కాబట్టి, NCO యొక్క అవుట్‌పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీ సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అక్యుమ్యులేటర్ పొంగిపొర్లడానికి అది పొందే చక్రాల. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, ఓసిలేటర్ అంటే ఏమిటి?