基于dds技术利用vhdl设计的数字移相信号发生器

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1、摘要利用FPGA芯片及D/A转换器，采用直接数字频率合成技术，设计实现了一个频率、相位可控的正弦信号发生器，同时阐述了直接数字频率合成（DDS）技术的工作原理、电路结构，及设计的思想和实现方法。经过设计和电路测试，输出波形达到了技术要求，控制灵活、性能较好，也证明了基于FPGA的DDS设计的可靠性和可行性。直接数字频率合成（DDS）技术采用数字合成的方法，所产生的信号具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等诸多优点。在理论上对DDS的原理及其输出信号的性能进行了分析，完成了基于DDS的数字移相信号发生器的设计，采用VHDL语言，成功地编写出了设

2、计程序，并且在Quartus2软件环境中，对编写的VHDL程序进行了仿真，得到了很好的效果。在本文中，我们设计了一个频率相移测量仪。主要分为如下几个部分：u波形数据ROM模块u32位加法器模块u10位加法器模块u32位锁存器模块u10位锁存器模块关键词：直接数字频率合成（DDS），现场可编程门阵列（FPGA），正弦波信号发生器26目录一.任务解析…………………………………………………………………3二.系统方案论证……………………………………………………………32.1总体方案与比较论证.......................................................

3、...................32.2系统原理与结构…………………………………………………….42.2.1主要芯片选型与开发环境…………………………………….42.2.2DDS技术和原理……………………………………………..…7A．DDS原理………………………………………………………..…..….7B．相位累加器………………………………………………………....……8C．波形ROM示意图如图…………………………………………………..9D．系统结构…………………………………………………………...……10E．系统功能分析…………………………………………………….……..10F．系统结构

4、模块………………………………………………………...….11三.系统顶层文件……………………………………………………..…11四.仿真……………………………………………………………….……13五.系统的模块与程序实现……………………………………………….135.1源程序……………………………………………………………135.232位加法器模块.....................................155.332位锁存器模块.....................................155.410位加法器模块............................

5、.........165.510位锁存器.........................................175.6波形数据RO.........................................175.7生成正弦数据的程序和文件...........................205.8生成的正弦波文件mdata.mif表格.....................21六.设计总结...............................................22七.参考文献..................................

6、..............2326一．任务解析1.1任务目的掌握数字移相信号发生器的工作原理和设计方法；掌握DDS技术的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。1.2任务技术要求基于DDS技术利用VHDL设计并制作一个数字式移相信号发生器。a．频率范围：1Hz～4kHz，频率步进为1Hz，输出频率可预置。b．A、B两路正弦信号输出，10位输出数据宽度c．相位差范围为0～359°，步进为1.4°，相位差值可预置。d．数字显示预置的频率（10进制）、相位差值。1.3任务发挥a．修改设计，增加幅度控制电路（如可以用一乘法器控制输出幅度）。b．输出幅

7、度峰峰值0.1～3.0V，步距0.1Vc．其它。二．系统方案论证2.1总体方案与比较论证方案一：采用传统的模拟移相：阻容移相。原理如图所示：26在现有的触发电路中，阻容移相桥电路可靠简单，但移相范围窄（<150度），脉冲前沿不陡。有很多不足之处，如：移相输出比性易受输入波形的影响，移相角度海域负载的大小和性质有关，移相精度不高，分辨率较低，而且，传统的模拟移相不能实现任意波形的移相，这主要是因为传统的模拟移相