基于fpga的正弦波信号发生器设计

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1、草鱼 草鱼草鱼草鱼草鱼 草鱼草鱼草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 题目名称：pork基于FPGA的正弦信号发生器草鱼 班草鱼草鱼草鱼草鱼级：pork草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼 姓草鱼草鱼草鱼草鱼名：pork草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼 学草鱼草鱼草鱼草鱼号：pork草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼 日草鱼草鱼草鱼草鱼期：pork草鱼草

2、鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼2012/07/06草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼 草鱼 草鱼 基于FPGA的正弦信号发生器设计草鱼 1.1草鱼引言草鱼 草鱼 直接数字频率合成(Digital草鱼Direct草鱼Frequency草鱼Synthesis)是一种比较新颖的频率合成方法。草鱼这个理论早在20世纪70年代就被提出，鲤鱼它的基本原理就是利用采样定理，鲤鱼通过查表法产生波形。草鱼草鱼 草鱼 1.2草鱼方案比较与确定草鱼 设计要求：pork利用EDA技术，鲤鱼建立正弦信号DDS产生模型，鲤鱼编写源程序，鲤鱼达到频率输出范围1KHz-

3、10MHz、pork频率步进100Hz、pork频率稳定度优于10、pork带50Ω负载输出电压峰峰值大于1V等要求，鲤鱼完成硬件实现与测试。草鱼草鱼 【方案一】草鱼采用分立元件模拟直接合成法。草鱼这种方法转换速度快，鲤鱼频率分辨率高，鲤鱼但其转换量程靠手动来实现，鲤鱼不仅体积大难以集成，鲤鱼而且可靠性和准确度很难进一步提高。草鱼草鱼 【方案二】草鱼采用MAX038芯片来产生正弦波信号。草鱼该集成块的输出波形种类多，鲤鱼频率覆盖范围广。草鱼它采用的是RC充放电振荡结构。草鱼第一，鲤鱼由于模拟器件元件分散性太大，鲤鱼外接的电阻、p

4、ork电容对参数的影响很大，鲤鱼因而产生的频率稳定度差，鲤鱼只能达到。草鱼第二，鲤鱼它的频率控制是通过充放电流的大小来实现。草鱼因而要达到步进100HZ，鲤鱼所需的电流变化量非常小，鲤鱼精度要求很高。草鱼所以采用MAX038芯片难以实现设计要求。草鱼草鱼 【方案三】草鱼采用锁相环合成方法。草鱼采用该方案设计输出信号的频率可达到超高频甚至微波段，鲤鱼且输出信号频谱纯度较高。草鱼由于锁相环技术是一个不间断的负反馈控制过程，鲤鱼所以该系统输出的正弦信号频率可以维持在一个稳定状态，鲤鱼频率稳定度高。草鱼但由于它是采取闭环控制的，鲤鱼系统

5、的输出频率改变后，鲤鱼重新达到稳定的时间也比较长。草鱼所以锁相环频率合成器要想同时得到较高的频率分辨率和转换率非常困难，鲤鱼频率转换一般要几毫秒的时间[1]，鲤鱼同时频率间隔也不可能做得很小。草鱼草鱼 【方案四】草鱼采用直接数字合成器（DDS），鲤鱼可用硬件或软件实现。草鱼即用累加器按频率要求对相应的相位增量进行累加，鲤鱼再以累加相位值作为地址码，鲤鱼取存放于ROM中的波形数据，鲤鱼经D/A转换，鲤鱼滤波即得到所需波形。草鱼草鱼 以EDA技术为基础，鲤鱼用FPGA实现DDS模型的设计。草鱼电路的规模大小和总线宽度可以由设计者根据

6、自己的需要而设定可将波形数据存入FPGA的ROM中。草鱼同时外部控制逻辑单元也可在FPGA中实现。草鱼方法简单，鲤鱼易于程控，鲤鱼便于集成。草鱼用该方法设计产生的信号频率范围广，鲤鱼频率稳定度高，鲤鱼精度高，鲤鱼频率转换速度快。草鱼草鱼 分析以上四种方案，鲤鱼显然第四种方案具有更大的优越性、pork灵活性。草鱼所以采用方案四进行设计。草鱼草鱼 草鱼 2、pork直接数字频率合成技术（DDS）草鱼 草鱼 2.1草鱼直接数字频率合成的基本结构草鱼 草鱼 图2.1草鱼草鱼直接数字频率合成的基本结构草鱼 如图2.1DDS的基本结构图，鲤

7、鱼从图中可以看出DDS主要由四个基本部分组：pork(1)相位累加器；pork(2)波形ROM；pork(3)D/A转换器；pork(4)低通滤波器。草鱼草鱼 相位累加器的结构如图2.2所示草鱼 草鱼 图2.2草鱼草鱼相位累加器原理框图草鱼 相位累加器是DDS的核心部分，鲤鱼它由一个N位的加法器和N位的寄存器构成，鲤鱼通过把上一个时钟的累加结果反馈回加法器的输入端实现累加功能。草鱼这里的N是相位累加器的字长，鲤鱼K叫做频率控制字。草鱼每经过一个时钟周期，鲤鱼相位累加器的值递增K。草鱼草鱼 波形ROM示意图如图2.3所示草鱼草鱼草

8、鱼 草鱼 图2.3草鱼草鱼波形草鱼ROM示意图草鱼 当草鱼ROM草鱼地址线上的地址(相位)改变时，鲤鱼数据线上输出相应的量化值(幅度量化序列)。草鱼因为波形ROM的存储容量有限，鲤鱼相位累加器的字长一般不等于ROM地址线的位数,因此在这个过程当中也又会引入相位截