NCO

Un oscillateur commandé numériquement est un bloc de circuit numérique qui produit une forme d'onde sinusoïdale ou autre forme d'onde périodique à une fréquence déterminée par une valeur d'entrée numérique, généralement contenue dans un registre. Au lieu de régler un oscillateur analogique en ajustant un condensateur ou une inductance, vous modifiez un mot numérique. Le NCO génère des échantillons de la forme d'onde souhaitée et les transmet, généralement à un convertisseur numérique-analogique, ou les injecte directement dans les étages de traitement numérique en aval.

Le cœur d'un NCO est un accumulateur de phase : un compteur qui s'incrémente d'un mot de réglage à chaque cycle d'horloge. Lorsque l'accumulateur déborde, sa sortie se replie, traçant une dent de scie de 0 à 2π dans le domaine de la phase. Une table de correspondance ou une approximation trigonométrique convertit ensuite cette valeur de phase en l'échantillon de forme d'onde réel. La résolution en fréquence dépend de la largeur de mot du mot de réglage et de la fréquence d'horloge maître. Un mot de réglage de 32 bits et une horloge de 100 MHz, par exemple, produisent des pas de fréquence de l'ordre du millihertz.

Les NCO apparaissent dans les puces de synthèse numérique directe (DDS), les implémentations de radio logicielle, les générateurs de fonctions, les pipelines de traitement du signal et les boucles à verrouillage de phase. Parce que l'accumulateur de phase est déterministe et à phase continue, les NCO se verrouillent instantanément avec un temps de stabilisation nul et produisent un bruit de phase uniquement aux niveaux définis par la quantification et la gigue d'horloge, et non par les tolérances des composants. Ils peuvent balayer la fréquence linéairement ou suivre n'importe quel profil encodé dans l'entrée du mot de réglage.

La principale limitation est la bande passante de sortie : le théorème de Nyquist borne la fréquence de sortie maximale à la moitié de la fréquence d'horloge. Les conceptions pratiques doivent également gérer le bruit de troncature de phase résultant de la réduction de la largeur complète de l'accumulateur à un index plus petit dans la table de correspondance. Le choix de la profondeur de la table et de l'ordre d'approximation polynomiale est un compromis entre la mémoire et le calcul d'une part, et le contenu parasite et le plancher de bruit d'autre part.

Les NCO ont remplacé les VCO analogiques dans de nombreuses applications car ils offrent une agilité de fréquence, une répétabilité et une miniaturisation. Dans les travaux RF et micro-ondes, ils sont souvent associés à des étages de mélange et de filtrage pour transposer la sortie NCO en bande de base vers des fréquences plus élevées. Leur comportement déterministe les rend idéaux pour la démodulation cohérente, la génération de signaux dans les équipements de test et toute application où la continuité de phase est importante.