Предлагаемая схема позволяет задавать скорость передачи для устройств UART без использования дополнительного резонатора.
Для получения необходимой скорости передачи чаще всего применяют двоичный делитель частоты с нужным коэффициентом. Однако при делении возникает погрешность, причем чем выше скорость передачи, тем она больше. В таблице 1 приведены относительные величины погрешности для резонатора с частотой 8 МГц.
Погрешность скорости передачи увеличивается, если частота резонатора не согласована. В этом случае для уменьшения коэффициента ошибок следует, например, добавить резонатор с частотой 18,432 МГц.
Второй способ — использовать прямой цифровой синтез (DDS — Direct Digital Synthesis), при котором выходной сигнал генерируется цифровым способом. Данный метод позволяет уменьшить количество ошибок на высоких скоростях передачи, не используя дополнительный резонатор (см. табл. 2).
|
Скорость передачи, бод |
Коэффициент деления |
Погрешность, % |
|
50 |
10000 |
0 |
|
300 |
1666 |
0,04 |
|
600 |
833 |
0,04 |
|
2400 |
208 |
0,16 |
|
4800 |
104 |
0,16 |
|
9600 |
52 |
0,16 |
|
19200 |
26 |
0,16 |
|
38400 |
13 |
0,16 |
|
57600 |
8 |
7,84 |
|
115200 |
4 |
7,84 |
|
230400 |
2 |
7,84 |
|
Выходная частота |
Код частоты |
Погрешность, % |
|
50 |
13 |
–0,825 |
|
300 |
78 |
–0,825 |
|
600 |
157 |
–0,182 |
|
2400 |
629 |
–0,023 |
|
4800 |
1258 |
–0,023 |
|
9600 |
2516 |
–0,023 |
|
19200 |
5033 |
–0,003 |
|
38400 |
10066 |
–0,003 |
|
57600 |
15099 |
–0,003 |
|
115200 |
30198 |
–0,003 |
|
230400 |
60397 |
–0,002 |
Цифровой синтезатор частот состоит из аккумулятора фазы, преобразователя «фаза-амплитуда» и ЦАП. Параметры синтезируемого сигнала, такие как частота, приращение фазы и амплитуда, хранятся в модуле ПЗУ.
В каждом такте опорной частоты аккумулятор фазы увеличивает свое значение на величину, называемую приращением фазы. Полученное значение фазы преобразуется в амплитуду. Чем быстрее изменяется фаза во времени, тем больше частота генерируемого сигнала. Поэтому значение приращения фазы фактически является кодом выходной частоты. Скорость передачи вычисляется по формуле:
Fвых = M·Fтакт/2N,
где Fтакт — тактовая частота, M — код частоты; N — разрядность аккумулятора фазы.
Если приращение фазы равно единице, то поведение аккумулятора фазы (накапливающего сумматора) ничем не отличается от поведения двоичного счетчика. Если приращение фазы равно, например, двум, то код фазы будет изменяться вдвое быстрее тактового сигнала. При этом на ЦАП коды поступают с той же частотой, но представляют собой не соседние, а взятые через один отсчеты функции синуса. Частота дискретизации не изменится, а частота выходного сигнала увеличится вдвое. Шаг перестройки частоты не зависит от ее значения и равен Fтакт/2N. Таким образом, если увеличить N, то уменьшится шаг перестройки частоты. При этом увеличение разрядности аккумулятора фазы не требует обязательного увеличения разрядности адреса ПЗУ.
В предлагаемой схеме используется упрощенный вариант цифрового синтезатора, формирующий выходной сигнал прямоугольной формы (см. рис. 1). Делитель на выходе фазового аккумулятора используется для уменьшения рабочего цикла в два раза.
 |
|
Рис. 1. Упрощенная схема цифрового синтезатора частот
|
2. www.analog.com/static/imported-files/tutorials/450968421DDS_Tutorial_rev12-2-99.pdf.