はじめに
いろいろな周波数とさまざまな形状の波形を正確に生成し制御する能力は、多くの業界にわたり必要不可欠な要件となっています。設計者には、PLL（Phase Locked Loop）ベースの技術やDAC（Digital to Analog Converter）プログラミングなどの選択肢がありますが、DDS（Direct Digital Synthesis）は、高分解能でプログラマブルなアナログ波形を、コンパクトで低コストのシングルチップICで生成できることから広く使われています。
DDSは、通信向けの任意の低位相ノイズ周波数源や、産業および生体医療機器向けの周波数励振を提供します。
ダイレクトデジタル合成（DDS）とは、デジタル的に時間変化する信号を生成し、デジタルアナログ変換を行うことで、アナログ波形（通常は正弦波）を生成する方法です。
DDSは、信号発生、通信システムの局部発振器、ファンクションジェネレータ、ミキサ、変調器、サウンドシンセサイザ、およびデジタルフェーズロックループの一部などの用途で使用さ れます。
DDSデバイスはどのようにして正弦波を生成するのですか？
DDSデバイスの主なコンポーネントは、位相アキュムレータ、位相振幅変換器（多くの場合、正弦波ルックアップテーブル）、およびDACです。これらのブロックを以下に示します。
DDSは与えられた周波数の正弦波を生成します。その周波数は、基準クロック周波数と、周波数レジスタに設定された2進数の、2つの変数により決まります。
周波数レジスタの2進数は、位相アキュムレータへのメイン入力となります。正弦波ルックアップテーブルが使用されている場合、 位相アキュムレータはルックアップテーブルの位相（角度）アドレスを計算し、その位相角の正弦波に対応する振幅のデジタル値をDACに出力します。DACは、順次、その数値を対応するアナログ電圧またはアナログ電流の値に変換します。固定周波数の正弦波を生成するには、クロックサイクルごとに一定の値（2進数によって決定される位相増分）を位相アキュムレータに追加します。位相増分が大きい場合、位相アキュムレータは正弦波ルックアップテーブルを素早くステップするため、高い 周波数の正弦波が生成されます。位相増分が小さい場合、位相アキュムレータはより多くのステップをたどり、その結果、低い周波数の波形が生成されます。
一般的なDDSデバイスでどのような出力を生成できますか？
DDSデバイスは純粋な正弦波出力に限定されません。図に、AD9833から得られる矩形波、三角波、正弦波出力を示します。
DDSを利用する主なメリットは何ですか？
DDSデバイスは、高速シリアルペリフェラルインターフェース（SPI：serial peripheral-interface）を通じてプログラムすることができ、単純な正弦波を生成するために必要なのは外部クロックだけです。DDSデバイスは現在、1Hz未満から400MHz（1GHz基準クロック）までの周波数を生成することができます。
DDSデバイスは、低消費電力、低コスト、単一小型パッケージという利点に加え、固有の優れた性能と、出力波形をデジタル的にプログラム（および再プログラム）できる能力を備えているため、非常に魅力的なソリューションであり、ディスクリート素子の寄せ集めで構成される柔軟性の低いソリューションよりも優れています。
DDSベースのシステムの主要な性能仕様
位相ノイズ、ジッタ、およびスプリアスフリーダイナミックレンジ（SFDR：spurious-free dynamic range）については以下のとおりです。
位相ノイズ： サンプリングシステムのノイズは、いくつかの要因に影響されます。基準クロックのジッタはDDSシステムの位相ノイズとして現れます。また、位相の切り捨て（trancation）は選択されたコードワードによって振幅値の誤差を発生させます。切り詰められたバイナリコードワードで表される値と正確に同じ値のコードワードには切り捨て誤差はありませんが、より多くのビットを必要とする値では、位相ノイズの切り捨て誤差を生じ、スペクトルプロットにスプリアスとして現れます。これらのスプリアスの大きさと分布は、選択されたコードワードに依存します。
DACは、量子化誤差と直線性誤差によってノイズを生成し、ノイズや高調波歪みの原因となります。
ジッタ： これは、デジタル信号のエッジの長いスパンでの平均位置からの動的な時間的ずれのことで、実効値で測定されます。発振器のジッタは、熱雑音、電子回路の不安定、および電源、グランド、配線を介した外部干渉から生じます。近くの送信機や磁界、電界からのRF干渉も発振器に影響を与えます。アンプやバッファのような単純なコンポーネントが信号にジッタを与えることがあります。
DDSデバイスの出力には、ある程度のジッタが加わります。すべてのクロックはすでに本質的なジッタをもっていますので、ジッタの少ない発振器を選ぶことが重要です。高周波クロックの周波数を分周することは、ジッタを低減する1つの方法です。分周することで、同じ量のジッタがより長い期間で平均化され、システム時間に占める割合が減少します。
スプリアスフリーダイナミックレンジ（SFDR）： 基本波の最大レベルと、スプリアス（エイリアスや高調波周波数成分を含む）の最大レベルとの比率（デシベル）を示します。
SFDRは、周波数スペクトルを他の通信チャンネルや用途と共有するアプリケーションにおいて重要な仕様です。送信機の出力が他の周波数帯域にスプリアスを送信すると、近隣の信号を侵害したり、妨害したりする可能性があります。
アプリケーション
DDSのアプリケーションは、主に2つのカテゴリに分類できます。
- データ符号化および変調アプリケーションに任意の周波数源を必要とする通信およびレーダーシステム
- プログラム可能なチューニング、掃引、励振機能を備えた汎用周波数合成機能を必要とする計測、産業、光学アプリケーション
どちらの場合も、より高いスペクトル純度（より低い位相ノイズとスプリアスのない高いダイナミックレンジ）を求める傾向が強まっており、リモート機器やバッテリ駆動機器のための低い動作電力や 小型化の要件が併せて求められています。
DDSデバイスの詳細については、以下をご覧ください。
Tech Forum
ダイレクトデジタル合成（DDS）
250 MHz single-tone signals using DDS evaluation boards AD9910/PCBZ
動画ライブラリ
IDT 8V97051 RF Synthesizer | Digi-Key Daily
記事ライブラリ
ダイレクトデジタルシンセサイザ（DDS）の基礎とそれらの選定および使用方法
DDS
製品トレーニングモジュール
Direct Digital Synthesis Tutorial Series (1 of 7): Introduction
DDS
製品ハイライト
DDS
製品例
| メーカー品番 | AD9852ASVZ |
|---|---|
| DigiKey品番 | AD9852ASVZ-ND |
| メーカー | Analog Devices Inc. |
| 商品概要 | IC DDS 300MHZ 12BIT 80TQFP |
| データシート | ここをクリック |
| メーカー品番 | AD9837ACPZ-RL7 |
|---|---|
| DigiKey品番 | 505-AD9837ACPZ-RL7TR-ND |
| メーカー | Analog Devices Inc. |
| 商品概要 | IC DDS 5MHZ 10BIT 10LFCSP |
| データシート | ここをクリック |
適用品番
| DigiKey品番 | メーカー品番 |
|---|---|
| 505-AD9837ACPZ-RL7TR-ND 505-AD9837ACPZ-RL7CT-ND 505-AD9837ACPZ-RL7DKR-ND |
AD9837ACPZ-RL7 |
| AD9837ACPZ-RLTR-ND AD9837ACPZ-RLCT-ND AD9837ACPZ-RLDKR-ND |
AD9837ACPZ-RL |
| 505-AD9837BCPZ-RL7TR-ND 505-AD9837BCPZ-RL7CT-ND 505-AD9837BCPZ-RL7DKR-ND |
AD9837BCPZ-RL7 |
| 505-AD9838BCPZ-RL7TR-ND 505-AD9838BCPZ-RL7CT-ND 505-AD9838BCPZ-RL7DKR-ND |
AD9838BCPZ-RL7 |
| AD9834BRUZ-REEL7TR-ND AD9834BRUZ-REEL7CT-ND AD9834BRUZ-REEL7DKR-ND |
AD9834BRUZ-REEL7 |
| 505-AD5932YRUZ-ND | AD5932YRUZ |
| 505-AD9833BRMZ-ND | AD9833BRMZ |
| AD9833BRMZ-REELTR-ND AD9833BRMZ-REELCT-ND AD9833BRMZ-REELDKR-ND |
AD9833BRMZ-REEL |
| 505-AD9833BRMZ-REEL7TR-ND 505-AD9833BRMZ-REEL7CT-ND 505-AD9833BRMZ-REEL7DKR-ND |
AD9833BRMZ-REEL7 |
| 505-AD9834BRUZ-ND | AD9834BRUZ |
| 505-AD9834CRUZ-ND | AD9834CRUZ |
| 505-AD9834CRUZ-REEL7TR-ND 505-AD9834CRUZ-REEL7CT-ND 505-AD9834CRUZ-REEL7DKR-ND |
AD9834CRUZ-REEL7 |
| AD9832BRUZ-REEL7TR-ND AD9832BRUZ-REEL7CT-ND AD9832BRUZ-REEL7DKR-ND |
AD9832BRUZ-REEL7 |
| 505-AD9832BRUZ-ND | AD9832BRUZ |
| AD9835BRUZ-REEL7TR-ND AD9835BRUZ-REEL7CT-ND AD9835BRUZ-REEL7DKR-ND |
AD9835BRUZ-REEL7 |
| 505-AD5933WYRSZ-REEL7TR-ND 505-AD5933WYRSZ-REEL7CT-ND 505-AD5933WYRSZ-REEL7DKR-ND |
AD5933WYRSZ-REEL7 |
| 505-AD5933YRSZ-ND | AD5933YRSZ |
| AD5933YRSZ-REEL7TR-ND AD5933YRSZ-REEL7CT-ND AD5933YRSZ-REEL7DKR-ND |
AD5933YRSZ-REEL7 |
| 505-AD9913BCPZ-ND | AD9913BCPZ |
| AD9850BRSZ-REELTR-ND AD9850BRSZ-REELCT-ND AD9850BRSZ-REELDKR-ND |
AD9850BRSZ-REEL |
| 505-AD9850BRSZ-ND | AD9850BRSZ |
| AD9957BSVZ-REELTR-ND AD9957BSVZ-REELCT-ND AD9957BSVZ-REELDKR-ND |
AD9957BSVZ-REEL |
| 505-AD9951YSVZ-ND | AD9951YSVZ |
| AD9851BRSZRLTR-ND AD9851BRSZRLCT-ND AD9851BRSZRLDKR-ND |
AD9851BRSZRL |
| 505-AD9851BRSZ-ND | AD9851BRSZ |
| 505-AD9911BCPZ-ND | AD9911BCPZ |
| AD9953YSVZ-ND | AD9953YSVZ |
| AD9952YSVZ-REEL7TR-ND AD9952YSVZ-REEL7CT-ND AD9952YSVZ-REEL7DKR-ND |
AD9952YSVZ-REEL7 |
| 505-AD9952YSVZ-ND | AD9952YSVZ |
| AD9954YSVZ-REEL7TR-ND AD9954YSVZ-REEL7CT-ND AD9954YSVZ-REEL7DKR-ND |
AD9954YSVZ-REEL7 |
| 505-AD9956YCPZ-ND | AD9956YCPZ |
| 505-AD9954YSVZ-ND | AD9954YSVZ |
| AD9958BCPZ-REEL7TR-ND AD9958BCPZ-REEL7CT-ND AD9958BCPZ-REEL7DKR-ND |
AD9958BCPZ-REEL7 |
| 505-AD9958BCPZ-ND | AD9958BCPZ |
| 505-AD9957BSVZ-ND | AD9957BSVZ |
| AD9851BRS-ND | AD9851BRS |
| 505-AD9854ASTZ-ND | AD9854ASTZ |
| AD9852ASVZ-ND | AD9852ASVZ |
| 505-AD9854ASVZ-ND | AD9854ASVZ |
| 505-AD9910BSVZ-REELTR-ND 505-AD9910BSVZ-REELCT-ND 505-AD9910BSVZ-REELDKR-ND |
AD9910BSVZ-REEL |
| 505-AD9910BSVZ-ND | AD9910BSVZ |
| AD9959BCPZ-REEL7TR-ND AD9959BCPZ-REEL7CT-ND AD9959BCPZ-REEL7DKR-ND |
AD9959BCPZ-REEL7 |
| 505-AD9959BCPZ-ND | AD9959BCPZ |
| 505-AD9912ABCPZ-REEL7TR-ND 505-AD9912ABCPZ-REEL7CT-ND 505-AD9912ABCPZ-REEL7DKR-ND |
AD9912ABCPZ-REEL7 |
| 505-AD9912ABCPZ-ND | AD9912ABCPZ |
| 505-AD9858BSVZ-ND | AD9858BSVZ |
| AD9915BCPZ-ND | AD9915BCPZ |
| 505-AD9914BCPZ-REEL7TR-ND 505-AD9914BCPZ-REEL7CT-ND 505-AD9914BCPZ-REEL7DKR-ND |
AD9914BCPZ-REEL7 |
| AD9914BCPZ-ND | AD9914BCPZ |
| AD9838ACPZ-RL7TR-ND AD9838ACPZ-RL7CT-ND AD9838ACPZ-RL7DKR-ND |
AD9838ACPZ-RL7 |
| 505-AD5932YRUZ-REEL7TR-ND 505-AD5932YRUZ-REEL7CT-ND 505-AD5932YRUZ-REEL7DKR-ND |
AD5932YRUZ-REEL7 |
| AD9831ASTZ-ND | AD9831ASTZ |
| 505-AD9833WBRMZ-REELTR-ND 505-AD9833WBRMZ-REELCT-ND 505-AD9833WBRMZ-REELDKR-ND |
AD9833WBRMZ-REEL |
| 505-AD5930YRUZ-ND | AD5930YRUZ |
| AD9913BCPZ-REEL7TR-ND AD9913BCPZ-REEL7CT-ND AD9913BCPZ-REEL7DKR-ND |
AD9913BCPZ-REEL7 |
| 505-AD9835BRUZ-ND | AD9835BRUZ |
| 505-AD5934YRSZ-ND | AD5934YRSZ |
| AD9850BRS-ND | AD9850BRS |
| AD5934YRSZ-REEL7TR-ND AD5934YRSZ-REEL7CT-ND AD5934YRSZ-REEL7DKR-ND |
AD5934YRSZ-REEL7 |
| AD9859YSVZ-ND | AD9859YSVZ |
| 505-AD9830ASTZ-ND | AD9830ASTZ |
| 505-AD9833SRMZ-EP-RL7TR-ND 505-AD9833SRMZ-EP-RL7CT-ND 505-AD9833SRMZ-EP-RL7DKR-ND |
AD9833SRMZ-EP-RL7 |
| 505-AD9852ASTZ-ND | AD9852ASTZ |
| AD9859YSVZ-REEL7TR-ND AD9859YSVZ-REEL7CT-ND AD9859YSVZ-REEL7DKR-ND |
AD9859YSVZ-REEL7 |
| AD9915BCPZ-REEL7TR-ND AD9915BCPZ-REEL7CT-ND AD9915BCPZ-REEL7DKR-ND |
AD9915BCPZ-REEL7 |
| AD5930YRUZ-REEL7TR-ND 2156-AD5930YRUZ-REEL7-ND |
AD5930YRUZ-REEL7 |
| 505-AD9834BRUZ-REELTR-ND 505-AD9834BRUZ-REELCT-ND |
AD9834BRUZ-REEL |
| 505-AD9832BRUZ-REELTR-ND 505-AD9832BRUZ-REELCT-ND |
AD9832BRUZ-REEL |
| AD9830ASTZ-REELTR-ND 2156-AD9830ASTZ-REEL-ND |
AD9830ASTZ-REEL |
| 2156-AD9954YSV-REEL7-ND | AD9954YSV-REEL7 |
| 505-AD9956YCPZ-REEL7TR-ND 505-AD9956YCPZ-REEL7CT-ND |
AD9956YCPZ-REEL7 |
| 505-AD9914BCPZ-CSL-ND | AD9914BCPZ-CSL |
| AD9831ASTZ-REELTR-ND 2156-AD9831ASTZ-REEL-ND |
AD9831ASTZ-REEL |
| 2156-TMC2340AH5C-ND | TMC2340AH5C |
| 2156-TMC2340AH5C1-ND | TMC2340AH5C1 |
| AD9837BCPZ-RL-ND | AD9837BCPZ-RL |
| AD9838ACPZ-RL-ND | AD9838ACPZ-RL |
| AD9838BCPZ-RL-ND | AD9838BCPZ-RL |
| AD9835BRUZ-REELTR-ND | AD9835BRUZ-REEL |
| AD9911BCPZ-REEL7TR-ND | AD9911BCPZ-REEL7 |
| AD9953YSVZ-REEL7TR-ND | AD9953YSVZ-REEL7 |
| 505-AD9914BCPZ-RL7-CSLTR-ND | AD9914BCPZ-RL7-CSL |
| AD9957/PCBZ-ND | AD9957/PCBZ |
| AD9959/PCBZ-ND | AD9959/PCBZ |
| AD9910/PCBZ-ND | AD9910/PCBZ |
| 505-AD9912A/PCBZ-ND | AD9912A/PCBZ |
| 505-AD9914/PCBZ-ND | AD9914/PCBZ |
| AD9915/PCBZ-ND | AD9915/PCBZ |
| 505-EVAL-AD9833SDZ-ND | EVAL-AD9833SDZ |
| 505-EVAL-CN0304-SDZ-ND | EVAL-CN0304-SDZ |
| 296-DRV8461EVM-ND | DRV8461EVM |
| AD9913/PCBZ-ND | AD9913/PCBZ |
| 505-AD9958/PCBZ-ND | AD9958/PCBZ |
| EVAL-AD9838SDZ-ND | EVAL-AD9838SDZ |
| 505-EVAL-AD9837SDZ-ND | EVAL-AD9837SDZ |
| EVAL-AD9832SDZ-ND | EVAL-AD9832SDZ |
| AD9911/PCBZ-ND | AD9911/PCBZ |
| AD9956/PCBZ-ND | AD9956/PCBZ |
| AD9956-VCO/PCBZ-ND | AD9956-VCO/PCBZ |
| AD9954/PCBZ-ND | AD9954/PCBZ |
| EVAL-AD5934EBZ-ND | EVAL-AD5934EBZ |
| EVAL-AD9835SDZ-ND | EVAL-AD9835SDZ |
| EVAL-AD9831EBZ-ND | EVAL-AD9831EBZ |
| EVAL-AD9834SDZ-ND | EVAL-AD9834SDZ |
| EVAL-AD9830EBZ-ND | EVAL-AD9830EBZ |
| EVAL-AD9835EBZ-ND | EVAL-AD9835EBZ |
| AD9859/PCBZ-ND | AD9859/PCBZ |
| ADZS-2189M-EZLITE-ND | ADZS-2189M-EZLITE |
| ISL5314EVAL2-ND | ISL5314EVAL2 |
| 1597-1158-ND | 109990080 |