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数字控制振荡器(NCO,numerically controlled oscillator)是软件无线电、直接数据频率合成器(DDS,Direct digital synthesizer)、快速傅立叶变换(FFT,Fast Fourier Transform) 等的重要组成部分,同时也是决定其性能的主要因素之一,用于产生可控的正弦波或余弦波。随着芯片集成度的提高、在信号处理、数字通信领域、调制解调、变频调速、制导控制、电力电子等方面得到越来越广泛的应用。
运算公式
Walther JS于1971年提出了统一的CORDIC形式。假定初始向量V1(x1 ,y1)旋转角度θ后得到向量V2(x2,y2):
即:
若每次旋转的角度θ是正切值为2 的倍数,即θi=arctan(2-i),则cosθi=(1+2-2i)-1/2 。假设以δi代表矢量的旋转方向,+1表示逆时针旋转,-1表示顺时针旋转,故第i 步旋转可用下式表示:
其中:(1+2-2i)-1/2为模校正因子。对于字长一定的运算,该因子是一个常数,用K表示,以16 bits字长为例,则:
可见,迭代运算不能使幅值比例因子恒为1。为了抵消因迭代产生的比例因子的影响,可将输入数据X,Y校正后再参与运算,以避免在迭代运算中增加校正运算,降低CORDIC算法的速度。由此运算迭代式可以简化成:
公式(5)运算仅通过加法器及移位器就可以实现。此外,若用Zi表示第i次旋转时与目标角度之差, 则:
经过n次旋转后,式(5)的n次迭代可以得到以下结果:
本文介绍的数控振荡器的设计是在式(7)的基础上,给定x0=K ,y0=0,则迭代结果为:
将所需产生的角度值作为z0输入,通过式(5)、(6)的迭代运算,迭代结果输出的xn和yn就是所需要的三角函数值。
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本文概览:数字控制振荡器(NCO,numerically controlled oscillator)是软件无线电、直接数据频率合成器(DDS,Direct digital synthesizer)、快速傅立叶变换(FFT,Fast Fourier Transform) 等的重要组成部分,同时也是决定其性能的主要因素之一,用于产生可控的正弦波或余弦波。随着芯片集成度的提高、在信号处理、数字通信领域、调制解调、变频调速、制导控制、电力电子等方面得到越来越广泛的应用。运算公式Walther JS于1971年提出了统一的