Sintetizzatori di frequenza

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Orsola Grossi
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1 Sintetizzatori di frequenza Sistemi analogici Sistemi in grado di fornire oscillazioni a frequenza regolabile su più decadi a partire da una (o poche) oscillazioni a frequenza fissa con risoluzione anche inferiore all Hertz. Basati su oscillatore al quarzo (ottima stabilità a lungo termine). Recentemente sostituiti sempre più con sistemi digitali. Principali applicazioni: - Freq. di riferimento per misure di frequenza. - Generazione di forme d onda. Sintesi di frequenza p.1/63

2 Generatori di forme d onda Generatori sinusoidali (sintetizzatori di frequenza) Sintesi di frequenza DIRETTA ANALOGICA DIGITALE Sintesi di frequenza p.2/63

3 ' & % 0 / = 6 < 7 5 Sintesi analogica diretta Operazioni elementari sulle frequenze: ( ). ( + ( ) - (*+ (*) # $! #!" (,+ : >@?BE EE D >@? A C >@?BA >@? NL 849 ; 849 : ! : ampiezza delle armoniche, selettività dei filtri Sintesi di frequenza p.3/63

4 Sintesi analogica diretta Operazioni elementari sulle frequenze (2): : in... filtro out out combinazione lineare: Es.: MHz, MHz, 0 0 MHz.! : ampiezza delle armoniche, selettività dei filtri Sintesi di frequenza p.4/63

5 Sintesi analogica diretta MHz P.Banda 12 MHz 1 MHz 2 MHz 3 MHz 4 MHz Sintesi di frequenza p.5/63

6 Sintesi di frequenza p.6/63 Generazione di Gruppi Spettrali MHz Gen. Arm. Gen. Arm. Filtro Filtro

7 Sintesi di frequenza p.7/63 Generazione di Gruppi Spettrali (2) Gen. Arm. Gen. Arm. Filtro Filtro

8 Sintesi di frequenza p.8/63 Generazione di Gruppi Spettrali (3) MHz

9 Sintesi Digitale Diretta (DDS) Principio di funzionamento: Campioni del segnale richiesto sono periodicamente estratti da una memoria e presentati in uscita RAM puntatore D-A Anche per tensioni non sinusoidali: (o. quadra, o. triangolare, tens. impulsive, tensioni definite dall operatore) Sintesi di frequenza p.9/63

10 Sintesi digitale diretta (DDS) RICOSTRUZIONE es: n campioni/periodo campioni sfasati di RAM n campioni/periodo Sintesi di frequenza p.10/63

11 Sintesi digitale diretta (DDS) RICOSTRUZIONE n/m campioni/periodo (p. es. n/2) es: RAM n campioni/periodo ) (p. es. campioni sfasati di ) (p. es. Sintesi di frequenza p.11/63

12 Sintesi digitale diretta (DDS) + REG. INDIRIZZI MEMORIA D A filtro CK Sintesi di frequenza p.12/63

13 Sintesi digitale diretta (DDS) - minima frequenza sintetizzabile: - risoluzione in frequenza - massima frequenza sintetizzabile (! hp: min 4 campioni/periodo): - range: Sintesi di frequenza p.13/63

14 A.W.G. Arbitrary Waveform Generator Forniscono (previa memorizzazione): - forme d onda definite dall utente - forme d onda prodotte da altri sistemi (digitalizzazione) - forme d onda definite per via analitica (discrete) - forme d onda risultato di simulazioni - forme d onda ottenute mettendo insieme spezzoni di altri segnali (editing grafico o mediante programma) -... Sintesi di frequenza p.14/63

15 Agilent 33220A Function/Arbitrary Waveform Generator: : 1 1 frequency range Hz(*) - 20 MHz sin Hz(*) khz ramp, triang. Arbitrary freq. range: 1 Hz - 20 MHz waveform length: 2 to 64k pts. ampl. resolution: 14 bit *!?!?!? Sintesi di frequenza p.15/63

16 Accumulo di fase + REG. INDIRIZZI MEMORIA D A filtro N (a) (b) N tuning word + REG. INC. FASE N (tronc.) M.S.B. P<N MEMORIA D A filtro CK bit bit Sintesi di frequenza p.16/63

17 Accumulo di fase CK N = 4, P = 2 tuning word = (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) Sintesi di frequenza p.17/63

18 Accumulo di fase CK N = 4, P = 2 tuning word = (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) Sintesi di frequenza p.18/63

19 Accumulo di fase CK N = 4, P = 2 tuning word = (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) Sintesi di frequenza p.19/63

20 Accumulo di fase CK N = 4, P = 2 tuning word = (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) Sintesi di frequenza p.20/63

21 Accumulo di fase CK N = 4, P = 2 tuning word = (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) (a) (b) Sintesi di frequenza p.21/63

22 Accumulo di fase (N=4, P=2) N N D A filtro (a) (b) + REG. INC. FASE N P MEMORIA CK M.S.B. (tronc.) tuning word! " Sintesi di frequenza p.22/63

23 0 Agilent 33220A -! - (16k locazioni di memoria) - - ampl. res.: 14 bit (+ hi-z) - Sintesi di frequenza p.23/63

24 Sintetizzatori di frequenza - Specifiche - Range di frequenza - Forme d onda - Forme d onda personalizzate - Purezza spettrale - Rumore di fase ( ) - Distorsione armonica ( - Subarmoniche e spurie ) - Uscita: - ampiezza - impedenza ( ) - Modulazione: AM, FM, PM, PWM,... Sintesi di frequenza p.24/63

25 / - Modi: - continuo Sintetizzatori di frequenza - Specifiche (2) - triggered (da segnale esterno o pulsante) - burst (= triggered - gated (= triggered da cicli) a ) - modulato (da segnale esterno o interno) - sweep ( - Rapidità di impostazione: - sintesi diretta: fino ai, lin/log) s (regime dei filtri) - sintesi indiretta: almeno volte superiore (aggancio dei PLL) - Generazione di impulsi Sintesi di frequenza p.25/63

26 Sintesi di frequenza p.26/63 Esempi

27 Sintesi di frequenza p.27/63 Esempi

28 Controllo della fase p N N tuning word + REG. INC. FASE N + N N (tronc.) M.S.B. P<N MEM D A filtro CK Sintesi di frequenza p.28/63

29 Sintesi di frequenza p.29/63 Modulazioni: PSK

30 Sintesi di frequenza p.30/63 Modulazioni: FSK

31 Sintesi di frequenza - Stabilità/Accuratezza in frequenza la frequenza prodotta è (percentualmente) accurata tanto quanto la frequenza di riferimento.!! Sintesi di frequenza p.31/63

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