NCO

Un oscilador controlado numéricamente es un bloque de circuito digital que produce una forma de onda sinusoidal u otra periódica a una frecuencia determinada por un valor de entrada numérico, típicamente mantenido en un registro. En lugar de sintonizar un oscilador analógico ajustando un condensador o un inductor, se cambia una palabra digital. El NCO genera muestras de la forma de onda deseada y las emite, generalmente a un convertidor digital-analógico, o las alimenta directamente a las etapas de procesamiento digital posteriores.

El núcleo de un NCO es un acumulador de fase: un contador que se incrementa mediante una palabra de sintonización en cada ciclo de reloj. A medida que el acumulador se desborda, su salida se reinicia, trazando una sierra de 0 a 2π en el dominio de la fase. Una tabla de consulta o una aproximación trigonométrica convierte este valor de fase en la muestra de forma de onda real. La resolución de frecuencia depende del ancho de palabra de la palabra de sintonización y de la velocidad del reloj maestro. Una palabra de sintonización de 32 bits y un reloj de 100 MHz, por ejemplo, producen pasos de frecuencia en el rango de los milhercios.

Los NCO aparecen en chips de síntesis digital directa (DDS), implementaciones de radio definida por software, generadores de funciones, tuberías de procesamiento de señales y bucles de enganche de fase. Debido a que el acumulador de fase es determinista y de fase continua, los NCO se bloquean instantáneamente con tiempo de establecimiento cero y producen ruido de fase solo en niveles establecidos por la cuantificación y la fluctuación del reloj, no por las tolerancias de los componentes. Pueden barrer la frecuencia linealmente o seguir cualquier perfil codificado en la entrada de la palabra de sintonización.

La principal limitación es el ancho de banda de salida: el teorema de Nyquist limita la frecuencia máxima de salida a la mitad de la velocidad del reloj. Los diseños prácticos también deben gestionar el ruido de truncamiento de fase al reducir el ancho completo del acumulador a un índice más pequeño en la tabla de consulta. La elección de la profundidad de la tabla y el orden de aproximación polinómica equilibra la memoria y el cálculo con el contenido espurio y el nivel de ruido.

Los NCO han desplazado a los VCO analógicos en muchas aplicaciones porque ofrecen agilidad de frecuencia, repetibilidad y miniaturización. En trabajos de RF y microondas, a menudo se combinan con etapas de mezcla y filtrado para traducir la salida NCO de banda base a frecuencias más altas. Su comportamiento determinista los hace ideales para la demodulación coherente, la generación de señales en equipos de prueba y cualquier aplicación donde la continuidad de fase sea importante.