直接數(shù)字頻率合成(DDS)具有快速頻率切換和調(diào)制能力，應(yīng)用廣泛。但是，當(dāng)?shù)凸暮偷统杀臼侵饕紤]因素時(shí)，DDS常常不得不退居其次，讓位于模擬鎖相環(huán)(PLL)。AD9913改變了這一局面，不僅能在125MHz輸出帶寬范圍提供DDS技術(shù)的快速切換和調(diào)制靈活性，而且具備與PLL相似的低功耗特性，其功耗僅有大約50mW。
DDS解決方案的功耗一直比較高，例如AD9850，它是20世紀(jì)90年代中期推出的首批DDS產(chǎn)品之一，集成數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，在50MHz輸出帶寬時(shí)的功耗為380mW；而AD9913采用了創(chuàng)新技術(shù)，其帶寬功耗比相對(duì)于AD9850提高了20倍。
AD9913帶給便攜式和/或儀器儀表應(yīng)用的好處主要有三方面：50mW的低功耗使得手持式和其他便攜式應(yīng)用也能受惠于DDS技術(shù)；可編程模數(shù)架構(gòu)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘和儀器儀表應(yīng)用是一項(xiàng)有吸引力的特性，它支持合成同一速率的任意有理分?jǐn)?shù)（兩個(gè)整數(shù)的比）的頻率。傳統(tǒng)的DDS只能合成同一速率的分母為2的冪的有理分?jǐn)?shù)頻率，例如1/4和5/16，而AD9913則不受“2的冪”限制，它能產(chǎn)生同一速率的任意有理分?jǐn)?shù)頻率，如1/10、3/7或286/11487等，只要它們處于AD9913的編程范圍內(nèi)；最后，AD9913像ADI公司的一些早期DDS產(chǎn)品一樣，能夠極其靈活地產(chǎn)生多種波形。
AD9913采用了多項(xiàng)創(chuàng)新省電技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)低功耗特性。第一項(xiàng)創(chuàng)新涉及到DDS的相位幅度轉(zhuǎn)換部分，該部分根據(jù)一個(gè)正弦和/或余弦函數(shù)將相位累加器產(chǎn)生的瞬時(shí)相位值轉(zhuǎn)換為幅度值。傳統(tǒng)上，此任務(wù)由一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM)查找表來(lái)執(zhí)行。然而，隨著DDS技術(shù)的速度不斷提高，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，ROM方法的功耗負(fù)擔(dān)已變得不可接受，這就需要使用一個(gè)專有角度-旋轉(zhuǎn)（angle-rotation）算法，依靠計(jì)算引擎來(lái)執(zhí)行正弦和/或余弦轉(zhuǎn)換。角度-旋轉(zhuǎn)算法方法可以追溯到AD9850，相比于ROM查找表方法，其功耗大大降低。如果不采用角度-旋轉(zhuǎn)算法，許多早期DDS產(chǎn)品將需要特殊的散熱封裝來(lái)適應(yīng)更高的功耗。此外，散熱考慮還可能會(huì)使我們不得不減去現(xiàn)有DDS產(chǎn)品上的許多有用功能，例如，對(duì)DDS輸出信號(hào)的數(shù)字相位和/或頻率調(diào)制、利用數(shù)字濾波降低sin(x)/x損耗、針對(duì)多通道應(yīng)用使用多個(gè)DDS內(nèi)核。
第二項(xiàng)重大省電突破可以歸功于ADI公司已獲專利的相位交錯(cuò)DDS架構(gòu)（美國(guó)專利第6587863號(hào)）。相位-旋轉(zhuǎn)算法實(shí)現(xiàn)的節(jié)能降耗使得我們可以考慮在同一芯片上運(yùn)行多個(gè)DDS內(nèi)核。我們發(fā)現(xiàn)，以較低采樣速率運(yùn)行多個(gè)DDS內(nèi)核的功耗小于以極高采樣速率運(yùn)行一個(gè)DDS內(nèi)核的功耗，這是一項(xiàng)非常有意義的突破，因?yàn)橐浞掷眯滦透叻直媛剩?4位或更高）、高采樣速率（1GHz或更高）數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)內(nèi)核，必須創(chuàng)新DDS技術(shù)。交錯(cuò)DDS架構(gòu)使得設(shè)計(jì)工程師能夠集成多個(gè)已經(jīng)降低功耗的DDS內(nèi)核，并且以低于高頻DAC內(nèi)核的采樣速率運(yùn)行這些內(nèi)核。這種創(chuàng)新架構(gòu)連同180nm CMOS制造工藝的采用，導(dǎo)致DDS輸出帶寬顯著提高，而功耗只比上一代低頻DDS產(chǎn)品略有增加。
然而，對(duì)于手持式和便攜式應(yīng)用，即使有了上述創(chuàng)新，功耗仍然顯得過(guò)大。為了解決這一問(wèn)題，還需要一項(xiàng)創(chuàng)新。為此，我們對(duì)角度-旋轉(zhuǎn)算法進(jìn)行改進(jìn)，推出一種新的專有算法，以便進(jìn)一步降低DDS內(nèi)核的功耗。新算法與注重低功耗操作的設(shè)計(jì)原則相結(jié)合，使得設(shè)計(jì)工程師能夠?qū)崿F(xiàn)期望的低功耗設(shè)計(jì)目標(biāo)。新的設(shè)計(jì)原則包括：關(guān)閉特定工作模式不需要的所有多余內(nèi)部時(shí)鐘，以及在不會(huì)降低頻譜性能或不當(dāng)?shù)叵拗茙挼那疤嵯拢鳒p每個(gè)電路模塊的功耗。
這些創(chuàng)新的成果就是AD9913，其采樣速率最高可達(dá)250MHz，而功耗僅有50mW。在250MHz的采樣速率下，可用帶寬約為100MHz。AD9913的這種輸出頻率能力和低功耗特性使它特別適合各種無(wú)線電控制單元，以及用于條形碼和射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽的無(wú)線掃描器。然而，對(duì)于要求100MHz以上帶寬的應(yīng)用，必須使用一個(gè)輔助PLL進(jìn)行上變頻。其他能夠受益于低功耗DDS技術(shù)的手持式/便攜式應(yīng)用包括：軟件無(wú)線電(SDR)、遠(yuǎn)程或便攜式有線電視測(cè)試設(shè)備、醫(yī)療血糖儀、無(wú)線火災(zāi)報(bào)警，以及頻譜分析儀和波形發(fā)生器等電子測(cè)量設(shè)備。
獨(dú)特的架構(gòu)
圖1顯示了AD9913在標(biāo)稱輸出頻率100MHz下的低功耗特性。圖中的曲線對(duì)應(yīng)3種不同的工作模式（單音、線性掃描和可編程模數(shù)）和兩種REFCLK輸入驅(qū)動(dòng)方式（直接由差分源驅(qū)動(dòng)或直接由單端源驅(qū)動(dòng)，內(nèi)部PLL禁用）。
圖1 AD9913的功耗和采樣率之間的關(guān)系 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
