Принцип работы сигма-дельта модулятора (СДМ)

В микросхеме 1508ПЛ9Т Сигма-дельта модулятор используется как блок с коэффициентом передачи KSDM, он подключается к делителю частоты в обратной связи ФАПЧ, корректируя тем самым коэффициент деления ДДПКД. Средний коэффициент деления рассчитывается по формуле

 

 

где KINT — целочисленный коэффициент деления; KSDM — средний коэффициент деления с выхода СДМ, FRAC — целочисленный вход СДМ, MOD — модуль, используемый в арифметике СДМ.

Разрешающая способность сетки частот рассчитывается:

 

 

если изменять значение на входе FRAC СДМ, и по формуле

 

 

если изменять значение на входе MOD СДМ.

В аналоговом СДМ дельта-модуляция основана на квантовании сигнала с помощью 1-битного квантователя с частотой Fs. Квантованию подвергается интегрированный входной сигнал. В этом случае распределение шумов фазы на выходе СДМ зависит от частоты входного сигнала.

Переходя к цифровым СДМ, можно показать, что принцип действия цифрового накопителя аналогичен работе аналогового СДМ первого порядка.

 

 

Рис. 3. Цифровой накопитель

 

В структурной схеме на рис. 3 приведен пример цифрового СДМ, многобитный сигнал Выход — содержимое, а Перенос — сигнал переполнения накопителя. Такое переполнение можно рассматривать как результат работы квантователя в аналоговом СДМ. Значение, сохраненное в накопителе, является по существу интегралом разности (ошибки) между частотой на выходе идеального дробного делителя, определяемой кодом KFB, и частотой на выходе реального делителя, определяемой сигналом с выхода переполнения накопителя. При этом интеграл частотной ошибки является мерой фазовой ошибки. Как и в СЧ с ДДПКД, так и в основе данного метода лежит переключение коэффициента деления по длительности периода времени, но, в отличие от простого ДДПКД, в СЧ с СДМ переключение от одного коэффициента деления к другому происходит по псевдослучайному закону, что обеспечивает подавление побочных составляющих в спектре выходного сигнала.

 

Схема сигма-дельта модулятора в отечественном синтезаторе 1508ПЛ9Т состоит из 4 аккумуляторов:

Рис.4 Схема сигма-дельта модулятора синтезатора частоты 1508ПЛ9Т

СДМ тактируется сигналом FCO и формирует дробную часть коэффициента деления тактовой частоты. Для этого на входы аккумуляторов подаются значения FRAC и MOD с разрядностью до 16 бит. С выхода SDMO информация на каждом такте FCO суммируется с целочисленным коэффициентом INT, результат суммирования загружается в целочисленный делитель DIVNM. В результате усредненный коэффициент деления получается равным INT + FRAC/MOD. Для правильной работы сигма-дельта модулятора необходимо, чтобы значение поля FRAC было меньше значения поля MOD.

В схему сигма дельта модулятора включено устройство рандомизации помех дробности (УРПД) для устранения дискретных составляющих из спектра синтезируемого сигнала. Длительность периода повторения шумовой последовательности равна 2²⁴ такта сигнала FCO. Цифровой сигма-дельта модулятор обладает возможностями программирования следующих свойств:

· Значений входов FRAC и МОD до 2¹⁶

· Разрядности аккумуляторов (определяется коэффициентом MOD)

· Порядка сигма-дельта модулятора

· Включения/отключения устройства рандомизации помех дробности