प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषण: Difference between revisions
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[[File:DDS function generator.jpg|thumb|250px|एक डीडीएस समारोह जनरेटर।]]प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषण (डीडीएस) [[आवृत्ति सिंथेसाइज़र|आवृत्ति]] संश्लेषक द्वारा नियोजित एक विधि है जिसका उपयोग एकल, निश्चित-आवृत्ति संदर्भ घड़ी से इच्छानुसार [[तरंग]] बनाने के लिए किया जाता है। डीडीएस का उपयोग [[ संकेतक उत्पादक |संकेतक उत्पादक]] | [[File:DDS function generator.jpg|thumb|250px|एक डीडीएस समारोह जनरेटर।]]प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषण (डीडीएस) [[आवृत्ति सिंथेसाइज़र|आवृत्ति]] संश्लेषक द्वारा नियोजित एक विधि है जिसका उपयोग एकल, निश्चित-आवृत्ति संदर्भ घड़ी से इच्छानुसार [[तरंग]] बनाने के लिए किया जाता है। डीडीएस का उपयोग [[ संकेतक उत्पादक |संकेतक उत्पादक]] संचार प्रणालियों में स्थानीय ऑसिलेटर कार्य जनरेटर, मिक्सर, [[ न्यूनाधिक |मॉड्यूलेटर]] ध्वनि संश्लेषक और डिजिटल चरण-लॉक लूप के हिस्से के रूप में किया जाता है।<ref name="AD_app"/><ref name="RFDesign July 2007"/> | ||
== अवलोकन == | == अवलोकन == | ||
[[File:Direct digital synthesizer block diagram.png|frame|चित्र 1 - प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषक ब्लॉक आरेख]]एक मूलभूत प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषक में एक आवृत्ति संदर्भ (अधिकांशतः एक [[क्रिस्टल थरथरानवाला|क्रिस्टल ऑसिलेटर]] या [[सतह ध्वनिक तरंग]] ऑसिलेटर), एक संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ऑसिलेटर (एनसीओ) और एक [[डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर]] (डीएसी) होता है। {{#tag:ref|While some authors use the terms DDS and NCO interchangeably,<ref name="latticeSC" /> by convention an NCO refers to the digital (i.e. the discrete-time, discrete amplitude) portion of a DDS<ref>Jane Radatz, The IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms, IEEE Standards Office, New York, NY, 1997</ref>}} जैसा कि चित्र एक में दिखाया गया है। | [[File:Direct digital synthesizer block diagram.png|frame|चित्र 1 - प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषक ब्लॉक आरेख]]एक मूलभूत प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषक में एक आवृत्ति संदर्भ (अधिकांशतः एक [[क्रिस्टल थरथरानवाला|क्रिस्टल ऑसिलेटर]] या [[सतह ध्वनिक तरंग]] ऑसिलेटर), एक संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ऑसिलेटर (एनसीओ) और एक [[डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर]] (डीएसी) होता है। {{#tag:ref|While some authors use the terms DDS and NCO interchangeably,<ref name="latticeSC" /> by convention an NCO refers to the digital (i.e. the discrete-time, discrete amplitude) portion of a DDS<ref>Jane Radatz, The IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms, IEEE Standards Office, New York, NY, 1997</ref>}} जैसा कि चित्र एक में दिखाया गया है। | ||
संदर्भ ऑसिलेटर प्रणाली के लिए एक स्थिर समय आधार प्रदान करता है और डीडीएस की आवृत्ति स्पष्टता निर्धारित करता है। यह एनसीओ को घड़ी प्रदान करता है, जो अपने आउटपुट पर वांछित आउटपुट वेवफॉर्म (अधिकांशतः एक [[ साइन लहर |साइन लहर]] ) का असतत-समय | संदर्भ ऑसिलेटर प्रणाली के लिए एक स्थिर समय आधार प्रदान करता है और डीडीएस की आवृत्ति स्पष्टता निर्धारित करता है। यह एनसीओ को घड़ी प्रदान करता है, जो अपने आउटपुट पर वांछित आउटपुट वेवफॉर्म (अधिकांशतः एक [[ साइन लहर |साइन लहर]] ) का असतत-समय [[ परिमाणीकरण (सिग्नल प्रोसेसिंग) |परिमाणीकरण (संकेत प्रोसेसिंग)]] संस्करण उत्पन्न करता है जिसकी अवधि आवृत्ति नियंत्रण रजिस्टर में निहित डिजिटल शब्द द्वारा नियंत्रित होती है। सैंपल किए गए, डिजिटल वेवफ़ॉर्म को डीएसी द्वारा एनालॉग वेवफ़ॉर्म में बदला जाता है। आउटपुट पुनर्निर्माण फ़िल्टर एनालॉग रूपांतरण प्रक्रिया में निहित शून्य-क्रम होल्ड द्वारा निर्मित वर्णक्रमीय प्रतिकृतियों को अस्वीकार करता है। | ||
== प्रदर्शन == | == प्रदर्शन == | ||
एक डीडीएस के अपने एनालॉग समकक्ष, चरण-लॉक लूप (पीएलएल) पर कई लाभ हैं | एक डीडीएस के अपने एनालॉग समकक्ष, चरण-लॉक लूप (पीएलएल) पर कई लाभ हैं जिनमें उत्तम आवृत्ति चपलता उत्तम [[चरण शोर|चरण ध्वनि]] और आवृत्ति स्विचिंग संक्रमणों में आउटपुट चरण का स्पष्ट नियंत्रण सम्मिलित है। हानि में मुख्य रूप से डिजिटल-से-एनालॉग परिवर्तक के कारण उच्च आवृत्ति (>1) निक्विस्ट छवियों और उच्च आवृत्ति ऑफसेट पर एक उच्च ध्वनि मंजिल से उत्पन्न न्यूमेरिक रूप से नियंत्रित ऑसिलेटर में ट्रंकेशन प्रभाव के कारण नकली प्रतिक्रियाएं सम्मिलित हैं।<ref name="AD DDSvPLL"/> | ||
क्योंकि डीडीएस एक नमूना प्रणाली है, आउटपुट आवृत्ति F<sub>out</sub> पर वांछित तरंग के अतिरिक्त | क्योंकि डीडीएस एक नमूना प्रणाली है, आउटपुट आवृत्ति F<sub>out</sub> पर वांछित तरंग के अतिरिक्त निक्विस्ट छवियां भी उत्पन्न होती हैं (प्राथमिक छवि F<sub>clk</sub>-F<sub>out</sub> पर है, जहाँ F<sub>clk</sub> संदर्भ घड़ी आवृत्ति है)। इन अवांछित छवियों को अस्वीकार करने के लिए, एक डीडीएस सामान्यतः एक एनालॉग पुनर्निर्माण लोपास फिल्टर के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है जैसा चित्र 1 में दिखाया गया है।<ref>Kroupa,Venceslav F.,''Direct Digital Frequency Synthesizers'', IEEE Press, 1999, {{ISBN|0-7803-3438-8}}</ref> | ||
=== आवृत्ति चपलता === | === आवृत्ति चपलता === | ||
डीडीएस की आउटपुट आवृत्ति आवृत्ति नियंत्रण रजिस्टर (एफसीआर) (चित्र 1 देखें) में संग्रहीत मान द्वारा निर्धारित की जाती है, जो बदले में संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ऑसीलेटर के चरण संचायक चरण आकार को नियंत्रित करती है। क्योंकि एनसीओ असतत-समय के डोमेन में काम करता है, यह एफसीआर में संग्रहीत मान में बदलाव के साथ-साथ क्लॉक एज पर तुरंत आवृत्ति को बदलता है। डीडीएस आउटपुट आवृत्ति सेटलिंग समय मुख्य रूप से पुनर्निर्माण फ़िल्टर की चरण प्रतिक्रिया द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक रेखीय चरण प्रतिक्रिया के साथ एक आदर्श पुनर्निर्माण फ़िल्टर (जिसका अर्थ है कि आउटपुट केवल इनपुट संकेत का विलंबित संस्करण है) इसके आउटपुट पर तात्कालिक आवृत्ति प्रतिक्रिया की अनुमति देगा क्योंकि एक रेखीय प्रणाली अपने इनपुट पर उपस्थित आवृत्तियों को नहीं बना सकती है।<ref name="Chen"/> | डीडीएस की आउटपुट आवृत्ति आवृत्ति नियंत्रण रजिस्टर (एफसीआर) (चित्र 1 देखें) में संग्रहीत मान द्वारा निर्धारित की जाती है, जो बदले में संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ऑसीलेटर के चरण संचायक चरण आकार को नियंत्रित करती है। क्योंकि एनसीओ असतत-समय के डोमेन में काम करता है, यह एफसीआर में संग्रहीत मान में बदलाव के साथ-साथ क्लॉक एज पर तुरंत आवृत्ति को बदलता है। डीडीएस आउटपुट आवृत्ति सेटलिंग समय मुख्य रूप से पुनर्निर्माण फ़िल्टर की चरण प्रतिक्रिया द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक रेखीय चरण प्रतिक्रिया के साथ एक आदर्श पुनर्निर्माण फ़िल्टर (जिसका अर्थ है कि आउटपुट केवल इनपुट संकेत का विलंबित संस्करण है) इसके आउटपुट पर तात्कालिक आवृत्ति प्रतिक्रिया की अनुमति देगा क्योंकि एक रेखीय प्रणाली अपने इनपुट पर उपस्थित आवृत्तियों को नहीं बना सकती है।<ref name="Chen"/> | ||
=== चरण ध्वनि और तनाव === | === चरण ध्वनि और तनाव === | ||
डीडीएस का उत्तम क्लोज-इन फेज ध्वनि प्रदर्शन इस तथ्य से उपजा है कि यह एक फीड-फॉरवर्ड प्रणाली है। एक पारंपरिक [[ चरण बंद लूप |चरण बंद लूप]] (पीएलएल) में, फीडबैक पथ में [[ आवृत्ति विभक्त |आवृत्ति विभक्त]] संदर्भ ऑसिलेटर के फेज ध्वनि को गुणा करने के लिए कार्य करता है और, पीएलएल लूप बैंडविड्थ के भीतर, वीसीओ आउटपुट पर इस अतिरिक्त ध्वनि को प्रभावित करता है। दूसरी ओर | डीडीएस का उत्तम क्लोज-इन फेज ध्वनि प्रदर्शन इस तथ्य से उपजा है कि यह एक फीड-फॉरवर्ड प्रणाली है। एक पारंपरिक [[ चरण बंद लूप |चरण बंद लूप]] (पीएलएल) में, फीडबैक पथ में [[ आवृत्ति विभक्त |आवृत्ति विभक्त]] संदर्भ ऑसिलेटर के फेज ध्वनि को गुणा करने के लिए कार्य करता है और, पीएलएल लूप बैंडविड्थ के भीतर, वीसीओ आउटपुट पर इस अतिरिक्त ध्वनि को प्रभावित करता है। दूसरी ओर डीडीएस अनुपात द्वारा संदर्भ घड़ी चरण ध्वनि <math>f_{clk}/f_o</math> को कम करता है क्योंकि घड़ी का भिन्नात्मक विभाजन इसके आउटपुट को प्राप्त करता है। रेफरेंस क्लॉक [[ घबराना |घबराना]] सीधे आउटपुट में अनुवाद करता है, किंतु यह जिटर आउटपुट अवधि का एक छोटा प्रतिशत है (ऊपर के अनुपात से) चूंकि अधिकतम आउटपुट आवृत्ति <math>f_{clk}/2</math> तक सीमित है, क्लोज-इन ऑफ़सेट पर आउटपुट चरण ध्वनि सदैव संदर्भ घड़ी चरण ध्वनि से कम से कम 6dB नीचे होता है।<ref name="AD DDSvPLL"/> | ||
वाहक से दूर ऑफसेट पर | वाहक से दूर ऑफसेट पर डीडीएस का चरण-ध्वनि तल डीएसी क्वांटिज़ेशन (संकेत प्रोसेसिंग) ध्वनि तल और संदर्भ घड़ी चरण ध्वनि तल की शक्ति योग द्वारा निर्धारित किया जाता है। | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
Revision as of 15:19, 20 May 2023
प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषण (डीडीएस) आवृत्ति संश्लेषक द्वारा नियोजित एक विधि है जिसका उपयोग एकल, निश्चित-आवृत्ति संदर्भ घड़ी से इच्छानुसार तरंग बनाने के लिए किया जाता है। डीडीएस का उपयोग संकेतक उत्पादक संचार प्रणालियों में स्थानीय ऑसिलेटर कार्य जनरेटर, मिक्सर, मॉड्यूलेटर ध्वनि संश्लेषक और डिजिटल चरण-लॉक लूप के हिस्से के रूप में किया जाता है।[1][2]
अवलोकन
एक मूलभूत प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषक में एक आवृत्ति संदर्भ (अधिकांशतः एक क्रिस्टल ऑसिलेटर या सतह ध्वनिक तरंग ऑसिलेटर), एक संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ऑसिलेटर (एनसीओ) और एक डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर (डीएसी) होता है। [5] जैसा कि चित्र एक में दिखाया गया है।
संदर्भ ऑसिलेटर प्रणाली के लिए एक स्थिर समय आधार प्रदान करता है और डीडीएस की आवृत्ति स्पष्टता निर्धारित करता है। यह एनसीओ को घड़ी प्रदान करता है, जो अपने आउटपुट पर वांछित आउटपुट वेवफॉर्म (अधिकांशतः एक साइन लहर ) का असतत-समय परिमाणीकरण (संकेत प्रोसेसिंग) संस्करण उत्पन्न करता है जिसकी अवधि आवृत्ति नियंत्रण रजिस्टर में निहित डिजिटल शब्द द्वारा नियंत्रित होती है। सैंपल किए गए, डिजिटल वेवफ़ॉर्म को डीएसी द्वारा एनालॉग वेवफ़ॉर्म में बदला जाता है। आउटपुट पुनर्निर्माण फ़िल्टर एनालॉग रूपांतरण प्रक्रिया में निहित शून्य-क्रम होल्ड द्वारा निर्मित वर्णक्रमीय प्रतिकृतियों को अस्वीकार करता है।
प्रदर्शन
एक डीडीएस के अपने एनालॉग समकक्ष, चरण-लॉक लूप (पीएलएल) पर कई लाभ हैं जिनमें उत्तम आवृत्ति चपलता उत्तम चरण ध्वनि और आवृत्ति स्विचिंग संक्रमणों में आउटपुट चरण का स्पष्ट नियंत्रण सम्मिलित है। हानि में मुख्य रूप से डिजिटल-से-एनालॉग परिवर्तक के कारण उच्च आवृत्ति (>1) निक्विस्ट छवियों और उच्च आवृत्ति ऑफसेट पर एक उच्च ध्वनि मंजिल से उत्पन्न न्यूमेरिक रूप से नियंत्रित ऑसिलेटर में ट्रंकेशन प्रभाव के कारण नकली प्रतिक्रियाएं सम्मिलित हैं।[6]
क्योंकि डीडीएस एक नमूना प्रणाली है, आउटपुट आवृत्ति Fout पर वांछित तरंग के अतिरिक्त निक्विस्ट छवियां भी उत्पन्न होती हैं (प्राथमिक छवि Fclk-Fout पर है, जहाँ Fclk संदर्भ घड़ी आवृत्ति है)। इन अवांछित छवियों को अस्वीकार करने के लिए, एक डीडीएस सामान्यतः एक एनालॉग पुनर्निर्माण लोपास फिल्टर के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है जैसा चित्र 1 में दिखाया गया है।[7]
आवृत्ति चपलता
डीडीएस की आउटपुट आवृत्ति आवृत्ति नियंत्रण रजिस्टर (एफसीआर) (चित्र 1 देखें) में संग्रहीत मान द्वारा निर्धारित की जाती है, जो बदले में संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ऑसीलेटर के चरण संचायक चरण आकार को नियंत्रित करती है। क्योंकि एनसीओ असतत-समय के डोमेन में काम करता है, यह एफसीआर में संग्रहीत मान में बदलाव के साथ-साथ क्लॉक एज पर तुरंत आवृत्ति को बदलता है। डीडीएस आउटपुट आवृत्ति सेटलिंग समय मुख्य रूप से पुनर्निर्माण फ़िल्टर की चरण प्रतिक्रिया द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक रेखीय चरण प्रतिक्रिया के साथ एक आदर्श पुनर्निर्माण फ़िल्टर (जिसका अर्थ है कि आउटपुट केवल इनपुट संकेत का विलंबित संस्करण है) इसके आउटपुट पर तात्कालिक आवृत्ति प्रतिक्रिया की अनुमति देगा क्योंकि एक रेखीय प्रणाली अपने इनपुट पर उपस्थित आवृत्तियों को नहीं बना सकती है।[8]
चरण ध्वनि और तनाव
डीडीएस का उत्तम क्लोज-इन फेज ध्वनि प्रदर्शन इस तथ्य से उपजा है कि यह एक फीड-फॉरवर्ड प्रणाली है। एक पारंपरिक चरण बंद लूप (पीएलएल) में, फीडबैक पथ में आवृत्ति विभक्त संदर्भ ऑसिलेटर के फेज ध्वनि को गुणा करने के लिए कार्य करता है और, पीएलएल लूप बैंडविड्थ के भीतर, वीसीओ आउटपुट पर इस अतिरिक्त ध्वनि को प्रभावित करता है। दूसरी ओर डीडीएस अनुपात द्वारा संदर्भ घड़ी चरण ध्वनि को कम करता है क्योंकि घड़ी का भिन्नात्मक विभाजन इसके आउटपुट को प्राप्त करता है। रेफरेंस क्लॉक घबराना सीधे आउटपुट में अनुवाद करता है, किंतु यह जिटर आउटपुट अवधि का एक छोटा प्रतिशत है (ऊपर के अनुपात से) चूंकि अधिकतम आउटपुट आवृत्ति तक सीमित है, क्लोज-इन ऑफ़सेट पर आउटपुट चरण ध्वनि सदैव संदर्भ घड़ी चरण ध्वनि से कम से कम 6dB नीचे होता है।[6]
वाहक से दूर ऑफसेट पर डीडीएस का चरण-ध्वनि तल डीएसी क्वांटिज़ेशन (संकेत प्रोसेसिंग) ध्वनि तल और संदर्भ घड़ी चरण ध्वनि तल की शक्ति योग द्वारा निर्धारित किया जाता है।
यह भी देखें
- संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ऑसिलेटर
- डिज़िटल से एनालॉग परिवर्तक
- पुनर्निर्माण फिल्टर
- क्रिस्टल ऑसिलेटर
- वेवटेबल संश्लेषण
- मल्टीपल तालिका-लुकअप संश्लेषण
- डिजिटल सिंथेसाइज़र
संदर्भ
- ↑ "DDS Controls Waveforms in Test, Measurement, and Communications". Analog Devices Corporation.
- ↑ Paul Kern (July 2007). "Direct digital synthesis enables digital PLLs" (PDF). RFDesign.
- ↑ "Numerically Controlled Oscillator". Lattice Semiconductor Corporation. 2009.
- ↑ Jane Radatz, The IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms, IEEE Standards Office, New York, NY, 1997
- ↑ While some authors use the terms DDS and NCO interchangeably,[3] by convention an NCO refers to the digital (i.e. the discrete-time, discrete amplitude) portion of a DDS[4]
- ↑ 6.0 6.1 "Single-Chip Direct Digital Synthesis vs. the Analog PLL". Analog Devices Corporation.
- ↑ Kroupa,Venceslav F.,Direct Digital Frequency Synthesizers, IEEE Press, 1999, ISBN 0-7803-3438-8
- ↑ Chen, C.T. (1970). Introduction to Linear System Theory. Holt, Rinehart and Winston, Inc. ISBN 978-0-03-077155-2.
बाहरी कड़ियाँ और आगे पढ़ना
- डिजिटल संकेत संश्लेषण पर ट्यूटोरियल (एनालॉग उपकरणों से)
- ल. Cordesses, प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषण: ए टूल फॉर पीरियोडिक वेव जेनरेशन (पार्ट 1) IEEE संकेत प्रोसेसिंग मैगज़ीन, DSP टिप्स एंड ट्रिक्स कॉलम, पीपी. 50– 54, वॉल्यूम। 21, नंबर 4 जुलाई 2004।
- ल. कॉर्डेसेस, प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषण: ए टूल फॉर पीरियोडिक वेव जेनरेशन (पार्ट 2) IEEE संकेत प्रोसेसिंग मैगज़ीन, DSP टिप्स एंड ट्रिक्स कॉलम, पीपी. 110– 117, वॉल्यूम। 21, नंबर 5, सितंबर 2004।
- Jouko Vankka & Kari A.I. Halonen (2010). प्रत्यक्ष डिजिटल सिंथेसाइज़र: सिद्धांत, डिजाइन और अनुप्रयोग. The Kluwer international series in Engineering and Computer Science. Boston, MA: Kluwer Academic Publishers. ISBN 978-1-4419-4895-3.
श्रेणी:डिजिटल संकेत प्रोसेसिंग श्रेणी:इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर्स
