直接数字合成 (DDS) 是一种产生模拟波形的技巧，具体方法是先通过数字方式控制固定系统时钟，然后再通过 DAC 进行输出。此举可在广泛的频率范围间实现良好的频率分辨率，并且可以在这些频率间实现快速切换。
通过 DDS 生成时钟的流程，节选自《Analog Devices 应用说明书 AN-823》
直接数字合成：深入了解
微控制器 等多数基础电路元器件需要为定时 和控制用途设定单一的时钟频率。这一需求可借助发射预定频率的标准振荡器来实现。这种方法可能听起来有些新潮，但在涉及一种据信可以发射与特定能量中心共振的频率的石英时，被屡屡提及。晶体振荡器的频率取决于设备物理材料的压电特性。尽管存在时钟分频器 和乘法器等电路，但仍有可能通过改变周围元器件来对频率进行微调，您通常可以将每种晶体锁定到一种频率。
某些设备，如 RF 激励器，需要用到多个频率。即使无需同时用到这些频率，但每个频率又与其他频率有所不同，对振荡器而言是不可或缺的。这些多频应用大多需要具备在频率之间快速动态切换的功能，实现该功能需要一定控制等级。事实证明，在多个不同晶体之间快速选择的一个系统达不到这种控制等级。
超越直接数字合成
直接数字合成不是产生任意波形的唯一方法。当模拟元器件的延迟和尺寸不成问题时，可以使用基于锁相环路 (PLL) 的频率合成器，并且只要使用一个数字模拟转换器 (DAC) 加上一些巧妙的编程设计就能实现低频率合成。但是，需要灵活精准数字控制的应用大多完全依赖 DDS。
就Analog Devices 而言，Eva Murphy 和 Colm Slattery 编写一份很了不起的文件，详细地解释了直接数字合成背后的数学和逻辑，而基本原理可以通过一张图来说明：
有关 Analog Devices 直接数字合成器元器件，请询问应用工程师 #33
DDS 采用已知的系统时钟和由数字处理器提供的数字，根据查阅表中该数字对应的位置创建正弦波。
Analog Devices 通过单个封装来执行 DDS 的所有阶段，使得低功耗 IC 家庭也能使用 DDS。在该实际应用领域，Analog Devices 占据主导地位。
AD9833 是最受欢迎的合成器之一，其功能结构图与上述图片相似。
Analog Devices AD9833 功能结构图
该小型器件能够输出正弦波、三角波和方波，输出频率和相位完全由软件编程。10 针自动额定集成电路通过 3 线 SPI 与微控制器或 DSP 通信，仅消耗几千瓦功率。
了解可调精度
直接数字合成 IC 的可调精度取决于频率寄存器和提供的时钟频率。寄存器越宽，则可以从时钟频率获得更多的独特片段。例如，AD9833 的总线宽度为 28。这意味着它可以存储 28 位二进制数据，或者将基准 10 中的时钟频率分成 268,435,455 路。
如果提供的时钟在 1MHz 运行，则该器件的输出精度为 1MHz 除以 268,435,455，或约 0.004Hz。如果该特定器件的最大输入频率是 25MHz，几乎可以立即将输出控制在 0.1Hz。
像灵敏的本地振荡器 (LO) 这类应用需要较高的频率，但是能接受较低的分辨率。
Analog Devices AD9914 仅使用 16 位宽频率寄存器，但可使用高达 3.5GHz 的输入频率。
在可达到的频率下，获得更粗糙的分辨率，但是能以高频数字技术速度实现高准确度的高频跳频。直接数字合成并非每个应用的最终解决方案。如果您正在构建能够同时在 2.4GHz 和 5GHz 上启用的 IoT 设备，则不需要超快跳频。然而，如果您正在构建需要跨越很宽频率范围的设备，例如线性调频源或极性调制器，直接数字合成 IC 可以轻松将这些高度复杂的合成方法集成至您的设计中。
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