عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر: آرکیٹیکچر، ورکنگ اور اس کی ایپلی کیشنز

ڈی ایس پی سسٹم کو سائنوسائیڈل ویوفارم یا دیگر متواتر ویوفارم جنریشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان ویوفارمز کو پیدا کرنے کے لیے استعمال ہونے والے ایک طریقہ میں بنیادی طور پر 'NCOs (عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر) شامل ہے، جہاں ایک ڈیجیٹل جمع کرنے والا ایڈریس کو سائن LUT (لوک اپ ٹیبل) میں تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ نظام سافٹ ویئر اور ہارڈ ویئر دونوں میں بہت عام ہے۔ لہذا یہ آؤٹ پٹ کے اندر مستقل فیز پراپرٹی کو برقرار رکھتے ہوئے پیدا ہونے والے ویوفارم کی فوری فریکوئنسی/فیز کے اندر فوری تبدیلیوں کی اجازت دیتا ہے۔ ایک بار جب یہ ایک کے ساتھ شامل ہوجاتا ہے۔ ڈی اے سی ایک اینالاگ o/p ویوفارم بنانے کے لیے، پھر سسٹم کو DDS یا ڈائریکٹ ڈیجیٹل سنتھیسائزر کے نام سے جانا جاتا ہے۔ تو یہ مضمون ایک جائزہ پر بحث کرتا ہے۔ عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر یا NCO - درخواستوں کے ساتھ کام کرنا۔

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر کیا ہے؟

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر ایک ڈیجیٹل سگنل جنریٹر ہے جو ایک ہم وقت ساز، مجرد-وقت، اور مجرد-قدر کی لہر پیدا کرتا ہے جو عام طور پر سائنوسائیڈل ہوتے ہیں جہاں ڈیزائن میں سگنل کی فریکوئنسی یا مرحلے کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔ یہ oscillators کثرت سے ایک DAC (ڈیجیٹل سے اینالاگ کنورٹر) کے ساتھ آؤٹ پٹ پر جوڑا جاتا ہے تاکہ براہ راست DDS یا ڈیجیٹل سنتھیسائزر بنایا جا سکے۔ NCOs درستگی، چستی، وشوسنییتا اور استحکام کے لحاظ سے دیگر قسم کے آسی لیٹرز پر بہت سے فوائد فراہم کرتے ہیں۔ لہذا، کلاس ڈی آڈیو ایمپلیفائر، ٹون جنریٹر، لائٹنگ کنٹرول، فلوروسینٹ بیلسٹس، اور ریڈیو ٹیوننگ سرکٹس سبھی NCOs سے فائدہ اٹھاتے ہیں۔ ایک عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر مختلف مواصلاتی نظاموں جیسے ریڈار سسٹمز، ڈیجیٹل PLLs، ریڈیو سسٹمز، ڈرائیورز ملٹی لیول PSK/ میں استعمال ہوتا ہے۔ ایف ایس کے modulators یا demodulators، اور بہت زیادہ.

خصوصیات

عددی طور پر کنٹرول شدہ oscillators کی خصوصیات میں درج ذیل شامل ہیں۔

آؤٹ پٹ فریکوئنسی

NCO کے ذریعہ پیدا کردہ آؤٹ پٹ فریکوئنسی زیادہ ہے جو بنیادی طور پر نمبر پر منحصر ہے۔ مثال کے طور پر بٹس کی؛ 20 بٹ سائز 32 میگا ہرٹز تک پیدا کرتا ہے، تاہم، 16 بٹ سائز صرف 500 کلو ہرٹز پیدا کر سکتا ہے۔

لچکدار آؤٹ پٹ

NCO کے آؤٹ پٹ کو ایک مستحکم ڈیوٹی سائیکل پر سیٹ کیا جا سکتا ہے بصورت دیگر پلس فریکوئنسی کی شکل میں۔

کم طاقت والی نیند میں کام کرتا ہے۔

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر سلیپ موڈ میں چل سکتا ہے اور CPU سے آزاد ہے۔

گھڑی کے کئی ذرائع

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر نمبر استعمال کر سکتا ہے۔ گھڑی کے ذرائع کے اندرونی اور بیرونی دونوں۔

این بٹ ٹائمر/کاؤنٹر کی فعالیت

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر کو عام مقصد کے 20 بٹ ٹائمر/ کاؤنٹر کی طرح نئے ورکنگ موڈ میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔

NCO آسکیلیٹر آرکیٹیکچر

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر فن تعمیر ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ اس فن تعمیر میں دو اہم حصے PA (فیز ایکومولیٹر) اور PAC (فیز ٹو ایمپلیٹیوڈ کنورٹر) شامل ہیں۔

ایک فیز ایکومولیٹر ہر CLK نمونے پر اپنے آؤٹ پٹ پر رکھی گئی قدر میں فریکوئنسی کنٹرول ویلیو کا اضافہ کرتا ہے۔ ایک فیز ٹو ایمپلیٹیوڈ کنورٹر فیز ایکومیولیٹر کے آؤٹ پٹ لفظ کے ساتھ ایک مماثل طول و عرض کا نمونہ فراہم کرتا ہے جیسے سگنل دیکھنے والے ٹیبل میں انڈیکس۔ بعض اوقات، انٹرپولیشن کا استعمال LUT کے ساتھ مل کر درستگی کو بڑھانے کے ساتھ ساتھ مرحلے کی خرابی کے شور کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر سافٹ ویئر میں، ریاضی کے طریقہ کار جیسے پاور سیریز کو فیز کو طول و عرض میں ترجمہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

ایک بار کلاک ہونے کے بعد، PA یا فیز ایکومولیٹر صرف ایک ماڈیولو 2^N sawtooth سگنل بناتا ہے جس کے بعد اسے PAC (فیز ٹو ایمپلیٹیوڈ کنورٹر) کے ذریعے نمونے والے سائنوسائڈ میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ یہاں 'N' نمبر ہے۔ مرحلے جمع کرنے والے کے اندر کیری بٹس کا۔

کیریڈ بٹس کی تعداد جیسے 'N' آسکیلیٹر کی فریکوئنسی ریزولوشن سیٹ کرتی ہے اور عام طور پر نمبر کے مقابلے میں بہت زیادہ ہوتی ہے۔ PAC تلاش کرنے والے ٹیبل کی میموری کی جگہ کو بیان کرنے والے بٹس کا۔

اگر فیز ٹو ایمپلیٹیوڈ کنورٹر کی گنجائش 2^M ہے، تو فیز ایکومولیٹر کے آؤٹ پٹ ورڈ کو M-bits تک گھٹا دیا جانا چاہیے جیسا کہ اوپر کی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ لیکن، یہ بٹس انٹرپولیشن کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ فیز آؤٹ پٹ ورڈ ریڈکشن فریکوئنسی کی درستگی کو تبدیل نہیں کرتا ہے لیکن یہ وقت کے لحاظ سے متواتر فیز کی خرابی پیدا کرتا ہے جو جعلی مصنوعات کا بنیادی ذریعہ ہے۔

CLK فریکوئنسی کی نسبت فریکوئنسی کی درستگی صرف اس ریاضی کی درستگی سے محدود ہے جو فیز کا حساب لگانے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ کیونکہ عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر فیز اور فریکوئنسی سے آگاہ ہوتے ہیں اور مناسب نوڈ پر سمیشن کے ذریعے فریکوئنسی ماڈیولڈ یا فیز ماڈیولڈ آؤٹ پٹ پیدا کرنے کے لیے تھوڑا سا ترمیم کیا جا سکتا ہے، بصورت دیگر کواڈریچر آؤٹ پٹ دیں۔

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر کیسے کام کرتا ہے؟

NCO ماڈیول آؤٹ پٹ سگنل پیدا کرنے کے لیے ایک جمع کرنے والے کے اوور فلو کا استعمال کرتا ہے۔ لہذا، جمع کرنے والے کے اوور فلو کو صرف ایک CLK سگنل کے بجائے ایک قابل ترمیمی اضافہ ویلیو کے ذریعے کنٹرول کیا گیا ہے۔ یہ ایک سادہ ٹائمر سے چلنے والے کاؤنٹر پر ایک فائدہ پیش کرتا ہے کہ تقسیم کی ڈگری محدود پریسکلر یا پوسٹ اسکیلر ڈیوائیڈر ویلیو سے تبدیل نہیں ہوتی ہے۔ عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر ایپلی کیشنز میں بہت مفید ہے جہاں فریکوئنسی کی درستگی اور ایک مقررہ ڈیوٹی سائیکل پر بہترین ریزولوشن ضروری ہے۔

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر صرف ایک جمع کرنے والے میں ایک مقررہ قدر کو کثرت سے شامل کرکے کام کرتا ہے۔ لہذا، اضافہ ان پٹ CLK کی شرح پر ہوگا۔ بعض اوقات، جمع کرنے والا ایک کیری کے ذریعے بہہ جاتا ہے، جو کہ خام NCO کی پیداوار ہے۔ یہ ان پٹ CLK کو شامل قدر کے تناسب کے ذریعے جمع کرنے والے کی بلند ترین قدر تک مؤثر طریقے سے کم کرتا ہے۔

اس کے علاوہ، NCO کے آؤٹ پٹ کو محض نبض کو کھینچ کر تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد، NCO کی ترمیم شدہ آؤٹ پٹ اندرونی طور پر دوسرے پیری فیرلز میں تقسیم کی جاتی ہے اور اختیاری طور پر آؤٹ پٹ کو ان پٹ/آؤٹ پٹ پن میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ جمع کرنے والے کا بہاؤ بھی رکاوٹ پیدا کر سکتا ہے۔

اوسط تعدد پیدا کرنے کے لیے NCO کی مدت الگ الگ مراحل میں تبدیل ہوتی ہے۔ لہذا یہ آؤٹ پٹ بنیادی طور پر غیر یقینی صورتحال کو کم کرنے کے لیے NCO کے آؤٹ پٹ کو اوسط کرنے کے لیے وصول کرنے والے سرکٹ کی صلاحیت پر منحصر ہے۔
NCO ماڈیول کا اوور فلو بنیادی طور پر درج ذیل فارمولے پر منحصر ہے۔
جمع کرنے والے کی اوور فلو کی شرح = جمع کرنے والے کی اوور فلو ویلیو/ان پٹ CLK فریکوئنسی + انکریمنٹ ویلیو۔

فیز ایکومولیٹر کیا ہے؟

یہ ایک modulo-N کاؤنٹر ہے جس میں 2^N ڈیجیٹل حالات شامل ہیں جو سسٹم کے ہر کلاک ان پٹ سگنل کے لیے بڑھائے جاتے ہیں۔ انکریمنٹ سائز بنیادی طور پر ٹیوننگ ورڈ ویلیو پر منحصر ہوتا ہے اور M کا اطلاق جمع کرنے والے کے ایڈر اسٹیج پر ہوتا ہے۔ ٹیوننگ لفظ قدم کے سائز میں کاؤنٹر انکریمنٹس کو آسانی سے ٹھیک کرتا ہے۔

NCO Oscillator کے فوائد

عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر کے فوائد میں درج ذیل شامل ہیں۔

• عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر استحکام، درستگی اور وشوسنییتا کے لحاظ سے دیگر آسکیلیٹر اقسام کے مقابلے میں بہت سے فوائد پیش کرتا ہے۔
• ان oscillators میں ایک لچکدار فن تعمیر ہوتا ہے اس لیے وہ آسانی سے پروگرام کی صلاحیتوں جیسے آن دی فلائی فریکوئنسی یا فیز کی اجازت دیتے ہیں۔
• عددی طور پر کنٹرول شدہ oscillators دوسرے کے مقابلے میں کئی فوائد پیش کرتے ہیں۔ oscillators کی اقسام چستی، درستگی، استحکام، اور وشوسنییتا کے لحاظ سے۔
• NCO کے فوائد ڈیزائنرز کو بورڈز کو تیزی سے ڈیزائن کرنے، بجلی کی کھپت کو کم کرنے، رئیل اسٹیٹ کی جگہ کو بچانے اور لاگت کو کم کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔

NCO Oscillator استعمال کرتا ہے۔

عددی طور پر کنٹرول شدہ oscillators کے استعمال میں درج ذیل شامل ہیں۔

• عددی طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر لاگو ہوتا ہے جہاں ایک مقررہ ڈیوٹی سائیکل پر اعلی تعدد درستگی، لکیری فریکوئنسی کنٹرول اور بہترین ریزولوشن کی ضرورت ہوتی ہے جیسے بیلسٹ اور لائٹنگ کنٹرول، ریزوننٹ پاور سپلائیز اور ٹون جنریٹر۔
• NCOs عام ڈیجیٹل سرکٹس ہیں جن کا استعمال ٹائمنگ ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں کیا جاتا ہے جیسے ریٹ کنورژن، فریکوئنسی سنتھیسز اور CLK جنریشن۔
• این سی او بنیادی طور پر آن-چِپ بڑے سگنل جنریشن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جیسے سائین، کوزائن، ایل ایف ایم یا لکیری فریکوئنسی ماڈیولڈ، ایس او سی میں گاوسی۔
• NCO ماڈیول ایک ٹائمر ہے جو ایک جمع کرنے والے کے اوور فلو کا استعمال کرکے آؤٹ پٹ سگنل تیار کرتا ہے۔
• یہ ریڈیو ٹیوننگ سرکٹس، کنٹرولنگ لائٹنگ، فلوروسینٹ بیلسٹس، ٹون جنریٹرز اور کلاس-D آڈیو ایمپلیفائرز کی ایپلی کیشنز میں بہت اہم ہیں۔
• یہ اکثر ڈی ڈی ایس (ڈائریکٹ ڈیجیٹل سنتھیسائزر) کو ڈیزائن کرنے کے لیے o/p پر DAC کے ساتھ مل کر استعمال ہوتے ہیں۔
• یہ ایک ڈیجیٹل فریکوئنسی جنریٹر ہے، جو ایک آکسیلیٹر کے شور والے i/p سگنل کو صاف کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
  یہ ایک لکیری فریکوئنسی قابل پروگرام جنریٹر ہے جو 32 میگاہرٹز تک فریکوئنسی پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

اس طرح، یہ سب کے بارے میں ہے عام طور پر کنٹرول شدہ آسکیلیٹر کا ایک جائزہ جو ہر ان پٹ کلاک سگنل کے بڑھتے ہوئے کنارے پر ایک اندرونی جمع کرنے والے میں اضافہ کو شامل کرکے کام کرتا ہے۔ لہذا، NCO کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی نمبر کے متناسب ہے۔ یہ جمع کرنے والے کو اوور فلو کرنے کے لیے حاصل کرتا ہے۔ یہاں آپ کے لئے ایک سوال ہے، ایک oscillator کیا ہے؟