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直接数字频率合成技术(DDS)具有频率分辨率高、频率转换快、相位连续等优点,成为了现代频率合成领域的前沿课题,在现代通信、微机械系统、电子对抗等领域具有重要应用。DDS的关键模块为相幅转换电路,传统方法通过ROM查找表实现,但ROM容量限制了其性能的提升。随着半导体工艺的发展,通过坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法进行实时计算来代替ROM查找表成为了可能,本文的目的是设计高分辨率高精度的CORDIC DDS电路,主要工作如下:
首先研究了CORDIC算法,设计了流水线CORDIC运算电路结构,作为DDS的相幅转换模块。通过对所设计电路结构的误差分析,建立了能够控制总体误差的参数确定流程。设计了输出截断误差处理模块,对结果输出过程中由于位数截断产生的二次误差进行处理,提高了DDS电路各个输出位数下的精度。探讨了DDS电路对多种位数DAC的兼容设计,使其能够搭载不同位数的DAC以适应不同要求的场合,可避免重复设计和版图修改,降低了设计成本及风险。
在SMIC 0.13微米工艺下利用Design Compiler完成了电路综合,分别生成200MHz与520MHz工作频率的两种DDS电路,其中520MHz为此工艺下所设计DDS能达到的最高工作频率。在Cadence环境下搭建了数模混合仿真平台,加载DAC及低通滤波器(LPF)后利用AMS仿真器进行数模混仿,验证了DDS的逻辑功能及输出性能。搭建了FPGA验证平台,验证了硬件环境下DDS电路工作的可靠性及有效性。结果表明, 14位输出时,200MHz工作频率的电路消耗硬件资源约43320等效门,频率分辨率达到0.0466Hz,SFDR约为112dB;520MHz工作频率的电路消耗硬件资源约64520等效门,频率分辨率为0.121Hz,SFDR约为112dB。
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Degree: 工学硕士
Mentor: 张国和
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Year: 2016
Language: Chinese
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