基于改进CORDIC算法的直接数字频率合成器的ASIC实现

发布时间：2017-09-14 09:05

  本文关键词：基于改进CORDIC算法的直接数字频率合成器的ASIC实现

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【摘要】：直接数字频率合成系统以快速的频率、相位、幅度切换,优异的频率分辨率,低相位噪声,以及频率切换相位连续著称。DDS在大量数字电子系统中扮演重要角色,如数字通信系统,电子战和雷达系统,测试测量设备,以及医疗设备。近几年,随着工艺尺寸不断缩小,芯片集成度不断提高,DDS系统的低延迟、超高速、低功耗成为研究的重点。论文依托“14位2.5GHz DDS及IP核技术研究”项目,分析了DDS原理、架构、误差来源。DDS通过频率字累加得到相位,直接将相位信息转换成正弦信号对应的幅度值,该过程为非线性映射,通常采用数字方式实现,幅度信号最后经过D/A转换及滤波平滑后输出所需频率信号。DDS系统由相位累加器、相幅转换器、数模转换器构成,其主要误差包括相位截短误差、幅度量化误差、DAC非理想性、相幅转换误差。本文重点讨论相幅转化器的算法和实现问题。通过分析对比五种相幅转换实现方法,选择易于采用CMOS工艺实现高精度的CORDIC算法。然而采用传统CORDIC算法实现相幅转换器,存在每次迭代旋转前需要判定旋转方向和迭代次数多的缺点。为解决这两个问题,利用三角函数近似处理,不能使用近似的前几级采用小的查找表实现,能够使用近似处理的旋转级进行合并,减小旋转次数,得到改进型CORDIC算法。该方法排除了每次旋转迭代前的方向判断,并将旋转迭代次数降为原来的三分之一。在0.18um COMS工艺上,基于改进型CORDIC算法,完成14位2.5GHz的DDS芯片的设计、验证、实现,并解决了高速数模接口数据时序问题,最终流片、封装、测试。该DDS芯片的频率切换时间仅3.2ns、频率控制字32位、相位控制字16位、幅度控制字14位,同时还可实现频率、相位、幅度连续扫描功能。测试结果表明,DDS芯片工作速度可达2.5GHz,频率、相位、幅度控制功能均正常,宽带动态无杂散范围在低频下达56dB,高频(80%乃奎斯特率)下有41dB。
【关键词】：DDS 相幅转换 CORDIC ASIC
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN74
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文研究的主要内容12
• 1.4 本文组织架构12-14
• 第二章 DDS的原理、架构和误差来源14-24
• 2.1 DDS的原理14
• 2.2 DDS的架构14-21
• 2.2.1 相位累加器15-16
• 2.2.2 相幅转换器16-20
• 2.2.3 数模转换器20-21
• 2.3 DDS误差来源21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 改进型CORDIC算法24-35
• 3.1 CORDIC算法及不足24-26
• 3.2 改进型CORDIC算法26-31
• 3.3 改进型CORDIC算法行为建模与仿真31-32
• 3.4 改进型CORDIC算法性能评估32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 DDS电路设计、实现与验证35-68
• 4.1 混合信号ASIC设计流程35-36
• 4.2 DDS系统架构设计36-39
• 4.3 DDS数字电路设计实现39-59
• 4.3.1 数字模块划分39
• 4.3.2 相幅转换模块设计39-43
• 4.3.3 反sinc模块设计43-47
• 4.3.4 译码电路设计47-48
• 4.3.5 数字电路验证48-51
• 4.3.6 数字电路实现51-59
• 4.4 DDS模拟电路设计实现59-66
• 4.4.1 模拟电路模块划分59
• 4.4.2 高速MUX电路设计实现59-61
• 4.4.3 DAC核设计实现61-63
• 4.4.4 数模接口时序保证电路设计实现63-66
• 4.5 全芯片混合信号仿真验证66-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第五章 DDS芯片测试与分析68-74
• 5.1 测试平台开发68-70
• 5.2 功能测试70-71
• 5.3 动态参数测试分析71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74
• 6.2 下一步工作展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻硕期间取得的研究成果80-81

【参考文献】

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1 张华栋;庞志勇;陈弟虎;;约束设置与逻辑综合在SoC设计中的应用[J];电子技术应用;2010年07期

2 杨j，

本文编号：849103