A Design of a Diredt Digital Frequency Syntheszer with an Array Type CORDIC Pipeline

파이프라인형 CORDIC를 이용한 직접 디지털 주파수 합성기 설계

A new design of a Direct Digital Frequency Synthesizer(DDFS) is presented, where a pipelined Coordinate Rotate Digital Computer(CORDIC) circuit is employed to calculate amplitude values of all the phase angles of sinusoidal waveforms produced. a near-optimal number of pipeline stages is determined based on an error analysis of calculated amplitude values in terms of the number of bits. The DDFS was implemented using a field programmable gate array, yielding a stable operating frequency of 11.75MHz. The measurement results show higher resolution, faster operating speed and simpler fabrication process, compared to ROM-based counterparts. The CORDIC-based DDFS yields 5 times higher resolution than conventional ROM-based versions.

새로운 방식의 직접 디지털 주파수 합성기(Direct Digital Frequency Synthesizer, DDFS)의 설계방식을 제시하였다. 배열형 CORDIC(Coordinate Rotate Digital Computer)을 해석함에 있어서 오차의 크기를 계산하였다. 오차에는 계산회수의 부족에서 발생하는 ‘반복회수오차’와 제한된 데이터 비트수를 사용함으로써 계산에 사용하지 못하는 유효숫자 이하를 버림으로써 발생하는‘절단오차’로 분류할 수 있다. 실제로 각 비트별로 오차를 측정해 보면 8비트시 7단, 16비트시 12단, 24비트시 20단으로 근최적화된 파이프라인 단수를 얻을 수 있었다. 이 DDFS는 FPGA칩으로 구현되었고, 측정결과 235MHz의 구동 클럭에서 안정된 동작을 보였으며, 11.75MHz의 최대 출력 주파수를 발생시켰다. 위상별 진폭값을 ROM에 저장하는 기존의 방식에 비하여, 보다 높은 정밀도와 처리속도를 보이며, 제조공정 역시 단순해 질 것이다. 특히 같은 비트를 채택한 경우 롬방식에 비하여 5배정도의 높은 정밀도를 얻었다.