專利名稱：：直接數(shù)字式信號(hào)合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是為一種信號(hào)合成器，尤指一種直接數(shù)字式信號(hào)合成器。(2)
背景技術(shù)：
直接數(shù)字式信號(hào)合成器(DirectDigitalSynthesizer，DDS)是關(guān)于一種頻率合成的技術(shù)，主要相應(yīng)不同的頻率及時(shí)脈(clock)產(chǎn)生不同的輸出波形，以提供后續(xù)電路所需的信號(hào)源。且直接數(shù)字式信號(hào)合成器被廣泛地應(yīng)用在無線通訊領(lǐng)域的電路技術(shù)，可涵蓋很寬的頻率范圍、快速頻率變換(veryfastfrequencyhopped)或是用以產(chǎn)生任意多變的輸出波形。請(qǐng)參閱圖1，其是習(xí)知直接數(shù)字式信號(hào)合成器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，它包括一相位累加器(phase.accumulator)10、波形查詢存儲(chǔ)表(WaveLookupROM-table)11、線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(LinearDAC)12及低通濾波器(LowPassFilter)13所構(gòu)成。其中波形查詢存儲(chǔ)表11可用來儲(chǔ)存不同波形的參數(shù)。其運(yùn)作方式為利用相位累加器10及波形查詢存儲(chǔ)表11兩者結(jié)合并配合輸入的頻率及時(shí)脈，而產(chǎn)生一數(shù)字波形，并將該數(shù)字波形傳送至線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器12，將該數(shù)字波形轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，最后經(jīng)由低通濾波器13濾波后就可獲得所需的波形輸出。習(xí)知的直接數(shù)字式信號(hào)合成器通常使用位元權(quán)值(BinaryWeight)或線性權(quán)值(LinearWeight)的線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器12，而且需配合波形查詢存儲(chǔ)表11才能達(dá)到功效，不僅會(huì)增加芯片的體積且電路設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。(3)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種直接數(shù)字式信號(hào)合成器，可用以產(chǎn)生任何相位及周期的輸出波形，不需配合習(xí)知技術(shù)的波形查詢存儲(chǔ)表就可達(dá)到功效，可使達(dá)到縮小芯片的體積且電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的直接數(shù)字式信號(hào)合成器，用以根據(jù)一輸入頻率及一時(shí)脈信號(hào)產(chǎn)生一輸出波形，其特點(diǎn)是，包括一控制碼發(fā)生器，用以相應(yīng)該輸入頻率及該時(shí)脈信號(hào)的控制產(chǎn)生一數(shù)字控制碼；一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該控制碼發(fā)生器，其是包含多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)，用以將該多個(gè)權(quán)值系數(shù)配合該數(shù)字控制碼進(jìn)而產(chǎn)生一模擬波形；以及一濾波器，電連接于該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用以對(duì)該數(shù)字波形進(jìn)行濾波，以使產(chǎn)生該輸出波形。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該控制碼發(fā)生器可為一溫控碼發(fā)生器(thermometercodegenerator)。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該數(shù)字控制碼可為一溫控碼(thermometercode)。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可為一非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可為一電流操控形式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(CurrentSteertypeDAC)。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可為一電阻形式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(ResistortypeDAC)。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該濾波器可為一低通濾波器。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該低通濾波器可為一反混疊低通濾波器(anti-aliaslowpassfilter)。根據(jù)上述構(gòu)想，信號(hào)合成器中該輸出波形是為一周期性波形。為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。(4)圖1是習(xí)知直接數(shù)字式信號(hào)合成器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明直接數(shù)字式信號(hào)合成器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(a)是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例正弦波形的取樣示意圖。圖3(b)是本發(fā)明非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器配合溫控碼的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(c)是圖3(b)內(nèi)的切換電流單元。(5)具體實(shí)施方式本發(fā)明的直接數(shù)字式信號(hào)合成器，將可由以下的實(shí)施例說明而得到充份的了解，使得熟習(xí)本技藝的人士可據(jù)以完成，然而本發(fā)明并非限于下列實(shí)施例。請(qǐng)參閱圖2，其是本發(fā)明直接數(shù)字式信號(hào)合成器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明直接數(shù)字式信號(hào)合成器其構(gòu)成的子系統(tǒng)可包含一溫控碼發(fā)生器(thermometercodegenerator)20、一非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(nolinearDAC)21及反混疊低通濾波器(anti-aliaslowpassfilter)22，用以根據(jù)使用者設(shè)定的輸入頻率及時(shí)脈信號(hào)而產(chǎn)生一周期性的輸出波形。該溫控碼發(fā)生器20可相應(yīng)該輸入頻率及該時(shí)脈信號(hào)的控制產(chǎn)生M+1位元的溫控碼(thermometercode)。至于該非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器21電性連接于該控制碼發(fā)生器20，可為一電流操控形式或是電阻形式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其本身包含多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)(differenceweightedcoefficient)，并將該多個(gè)權(quán)值系數(shù)配合該數(shù)字控制碼而產(chǎn)生一模擬波形輸出。最后將該模擬波形傳送至該反混疊低通濾波器22進(jìn)行濾波，就可依照該輸入頻率及時(shí)脈信號(hào)產(chǎn)生所需的輸出波形。關(guān)于非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器21所包含的多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)的取得方式，以下列舉產(chǎn)生周期性的正弦波形(sin)為第一較佳實(shí)施例提出說明，先將欲產(chǎn)生的周期性正弦波形以固定點(diǎn)作取樣的方式取得各點(diǎn)的取樣值S[n]，并配合一運(yùn)算式D[n]＝ABS(S[n+1]-S[n])運(yùn)算求得如下表一所述的各點(diǎn)的前后相差值D[n]。表一取樣點(diǎn)相位SIN函數(shù)前后差值-SIN相差權(quán)值系數(shù)n(度數(shù))S[n]D[n]＝ABS(S[n+1]-S[n])10SIN(O)＝00.707W3＝707245SIN(π/4)＝0.7070.293W4＝293390SIN(π/2)＝10.293W4＝2934135SIN(3π/4)＝0.7070.707W3＝7075180SIN(π)＝00.707W2＝7076225SIN(5/4)＝-0.7070.293W1＝2937270SIN(3/2)＝-10.293W1＝2938315SIN(7π/4)＝-0.7070.707W2＝7079360SIN(2π)＝0最后將所有前后相差值轉(zhuǎn)換成相對(duì)比例值后就可獲得關(guān)于該周期性波形的多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)(Wi)(如下表二所述)表二相差權(quán)值系數(shù)數(shù)值w00w1293w2707w3707w4293其中w0為直流輸出的補(bǔ)償系數(shù)請(qǐng)參閱圖3(c)，將相差權(quán)值系數(shù)(Wi)分別儲(chǔ)存在非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器21電流源的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)的寬度/長(zhǎng)度(W/L)尺寸的比例值，因此并不需要額外的波形查詢存儲(chǔ)表來儲(chǔ)存欲產(chǎn)生的波形。請(qǐng)?jiān)趨㈤唸D3(b)，其是本發(fā)明非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器配合溫控碼的結(jié)構(gòu)示意圖，其是由多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)30及多組切換電流源開關(guān)31所構(gòu)成。將該相差權(quán)值系數(shù)配合下表三的溫控碼(thermometercode)及一偏壓Vbias或是電流源的參考電流I0即可使該非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器21產(chǎn)生一模擬波形。表三取樣點(diǎn)相位DAC溫控碼DAC的輸出值N(角度)D0D1D2D3D41011100(w0+w1+w2)*I0124511110(w0+w1+w2+w3)*I01.70739011111(w0+w1+w2+w3+w4)*I02413511110(w0+w1+w2+w3)*I01.707518011100(w0+w1+w2)*I01622511000(w0+w1)*I00.293727010000(w0)*I00831511000(w0+w1)*I00.293936011100(w0+w1+w2)*I01最后在使用該反混疊低通濾波器22對(duì)該模擬波形進(jìn)行濾波，就可產(chǎn)生平滑的正旋波形輸出。同理使用上述的方法及電路亦可獲得如下表四的余弦波形(cos)表四取樣點(diǎn)相位DAC溫控碼DAC的輸出波形no(角度)D0D1D2D3D41011111(w0+w1+w2+w3+w4))*I0224511110(w0+w1+w2+w3)*I01.70739011100(w0+w1+w2)*I01413511000(w0+w1)*I00.293518010000(w0)*I00622511000(w0+w1)*I00.293727011100(w0+w1+w2)*I01831511110(w0+w1+w2+w3)*I01.707936011111(w0+w1+w2+w3+w4)*I02至于若所欲產(chǎn)生的波形改變則相差權(quán)值系數(shù)也會(huì)隨著變化，只需調(diào)整電流操控形式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器21電流源的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)的寬度/長(zhǎng)度(W/L)尺寸的比例值，或是電阻形式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的電阻相對(duì)比例值即可達(dá)到實(shí)際的電路。綜合上面所述，本發(fā)明可用以產(chǎn)生任何相位及周期的輸出波形，不需配合習(xí)知技術(shù)的波形查詢存儲(chǔ)表就可達(dá)到功效，并使用一種非線性及相差權(quán)值的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，且使用前后差值產(chǎn)生的權(quán)值系數(shù)亦可減少電流(電阻)的相對(duì)大小，以減少實(shí)際完成時(shí)的相對(duì)誤差，可達(dá)到縮小芯片的體積且電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。權(quán)利要求1.一種直接數(shù)字式信號(hào)合成器，用以根據(jù)一輸入頻率及一時(shí)脈信號(hào)產(chǎn)生一輸出波形，其特征在于，包括一控制碼發(fā)生器，用以相應(yīng)該輸入頻率及該時(shí)脈信號(hào)的控制產(chǎn)生一數(shù)字控制碼；一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該控制碼發(fā)生器，其是包含多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)，用以將該多個(gè)權(quán)值系數(shù)配合該數(shù)字控制碼進(jìn)而產(chǎn)生一模擬波形；以及一濾波器，電連接于該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用以對(duì)該數(shù)字波形進(jìn)行濾波，以使產(chǎn)生該輸出波形。2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該控制碼發(fā)生器是為一溫控碼發(fā)生器。3.如權(quán)利要求2所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該數(shù)字控制碼是為一溫控碼。4.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器是為一非線性數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。5.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器是為一電流操控形式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。6.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器是為一電阻形式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。7.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該濾波器是為一低通濾波器。8.如權(quán)利要求7所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該低通濾波器是為一反混疊低通濾波器。9.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)合成器，其特征在于，該輸出波形是為一周期性波形。全文摘要本發(fā)明是為提供一種直接數(shù)字式信號(hào)合成器，用以根據(jù)一輸入頻率及一時(shí)脈信號(hào)產(chǎn)生一輸出波形，它包括一控制碼發(fā)生器，用以相應(yīng)該輸入頻率及該時(shí)脈信號(hào)的控制產(chǎn)生一數(shù)字控制碼；一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，電連接于該控制碼發(fā)生器，它包括多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)，用以將該多個(gè)相差權(quán)值系數(shù)配合該數(shù)字控制碼進(jìn)而產(chǎn)生一模擬波形；以及一濾波器，電連接于該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用以對(duì)該數(shù)字波形進(jìn)行濾波，以使產(chǎn)生該輸出波形。文檔編號(hào)H03B28/00GK1505258SQ02153569公開日2004年6月16日申請(qǐng)日期2002年11月28日優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日發(fā)明者何祥德申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司