一個完美的DDS正弦波信號音生成器詳細介紹

　　在測試和驗證分辨率高于 16 位的高精度快速模數轉換器（ADC）的交流性能時，需要用到近乎完美的正弦波生成器，該生成器至少支持 0 kHz 至 20 kHz 音頻帶寬。通常會使用價格高昂的實驗室儀器儀表來執(zhí)行這些評估和特性表征，例如 Audio Precision 提供的音頻分析儀 AP27xx 或 APx5xx 系列。大多數情況下，24 位或更高分辨率的現(xiàn)代高速 SAR 和寬帶Σ-Δ ADC 都采用單電源和全差分輸入，因此要求用于 DUT 的信號源具備準確的直流和交流性能，同時提供全差分輸出（180°錯相）。同樣，這款交流生成器的噪聲和失真水平應該遠優(yōu)于這些 ADC 的規(guī)格，根據大部分供應商提供的規(guī)格，其本底噪聲水平遠低于 –140 dBc，失真水平低于–120 dBc，輸入信號音頻率為 1 kHz 或 2 kHz，最高可達 20 kHz。有關適合高分辨率帶寬 ADC 的典型測試臺的典型測試配置，請參考圖 1。最關鍵的元件就是正弦波生成器（單信號音或多信號音），其中基于軟件的直接數字頻率合成器（DDS）可以提供完全的靈活性、極高的頻率分辨率和時鐘同步性能，利用數據采集系統(tǒng)來執(zhí)行相干取樣，以避免泄漏和 FFT 窗口濾波。因為成本只有音頻精密分析儀的幾分之一，所以能夠基于直接數字頻率合成（DDFS）原理設計非常精準的正弦波生成器，但需要通過軟件在 SHARC 處理器等浮點 DSP 處理器上實現(xiàn)。一個相當快的浮點 DSP 將能滿足實時性要求，以及所有算法和處理條件，以達到先進的 SAR ADC 所設置的失真和噪聲性能水平。通過利用 SHARC 內核架構的全字數據長度（32 位或 64 位定點格式）來實施 NCO 相位累加，利用專有的 40 位浮點擴展精度來執(zhí)行正弦近似函數，以及利用數字濾波器來確定頻譜形狀，量化效應（回轉噪聲和截斷噪聲）得到大幅降低，與用于信號重構的數模轉換器（DAC）缺點相比，這種效應可以忽略不計。