基于fpga的dds信号发生器

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1、沈阳理工大学课程设计报告目录目录1摘要2基于FPGA的DDS信号发生器设计31．基于FPGA的DDS信号发生器设计选题背景31.1系统背景31.2选题目的及其意义32．方案的比较与分析42.1方案比较42.2DDS模块方案论证42.3数据存储方案论证62.4键盘/显示方案论证63.方案总体设计及原理73.1信号发射部分电路73.2工作原理73.1.1基本工作原理73.1.2FPGA设计83.1.3DDS工作原理94.验证与分析13参考文献17附录：设计源码1822沈阳理工大学课程设计报告摘要随着科技的不断发展，电子技术获得了飞速的发

2、展，90年代后期，出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的第三代EDA工具，极大地提高了系统设计的效率。本设计是基于FPGA的DDS信号发生器设计，它能够产生方波，三角波和正弦波三种基本波形。其电路采用FPGA器件相结合的方法，充分利用和FPGA器件的快速性、外设的替代性，采用数字技术，通过对三种波形输出进行控制，包括幅度控制和频率控制电压的控制，通过DAC转换输出、并将频率与幅度的大小送LCD显示等功能。同时对四种波形进行编辑。对键盘进行扫描判断，进入相应的功能程序。在各功能程序中，执行相应内容，将控制字送到DAC进行转

3、换，从而对模拟波形的幅度进行控制，再经过放大输出。关键词:FPGA；DDS；信号发生器22沈阳理工大学课程设计报告基于FPGA的DDS信号发生器设计1．基于FPGA的DDS信号发生器设计选题背景1.1系统背景现场可编程逻辑门阵列FPGA，与PAL、GAL器件相比，他的优点是可以实时地对外加或内置得RAM或EPROM编程，实施地改变迄今功能，实现现场可编程(基于EPROM型)或在线重配置（基于RAM型）。是科学试验、演技研制、小批量产品生产的最佳选择其间。自上世纪70年代单片机问世以来，它以其体积小、控制功能齐全、价格低廉等特点赢得了

4、广泛的好评与应用。由单片机构成的应用系统有有体积小、功耗低控制功能强的特点，它用利于产品的小型化、多功能化和智能化，还有助与提高仪表的精度和准确度，简化结构、减小体积与重量，便于携带与使用，降低成本，增强抗干扰能力，便于增加显示、报警和诊断功能。因而许多现代仪器仪表都用到了单片机。1.2选题目的及其意义　信号发生器它最原始的功能是能够产生多种波形，比如说它可以产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等等。但随着科技的发展，它的功能也得到了增强，成为最普通、最基本的，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到多功能信号发生

5、器。不论是在生产还是在科研与教学上，多功能信号源发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具。它除此之外还有许多的用途，它已经被广泛地应用于工业、教学、医学，科学研究等领域。目前大部分信号发生器的设计是以微控制器为核心进行的，它与纯硬件设计的信号发生器相比，具有高精度、高可靠性、操作方便、价格便宜、智能化等特点，是智能化仪器的一个发展方向，具有一定的实用价值。22沈阳理工大学课程设计报告2．方案的比较与分析2.1方案比较方案一:采用模拟锁相环实现。模拟锁相环技术是一项比较成熟的技术。应用模拟锁相环，可将基准频率倍频，或分频得到所需的频

6、率，且调节精度可以做到相当高、稳定性也比较好。但模拟锁相环模拟电路复杂，不易调节，成本较高，并且频率调节不便且调节范围小，输出波形的毛刺较多，得不到满意的效果。方案二：采用直接数字频率合成，用单片机作为核心控制部件，能达到较高的要求，实现各种波形输出，但受限于运算位数和运算速度，产生的波形往往达不到满意效果，并且频率可调范围小，很难得到较高频率，并且单片机的引脚少，存储容量少，这就导致了外围电路复杂。方案三：采用直接数字频率合成，用FPGA器件作为核心控制部件，精度高稳定性好，得到波形平滑，特别是由于FPGA的高速度，能实现较高频率

7、的波形。控制上更方便，可得到较宽频率范围的波形输出，步进小，外围电路简单易实现。因此采用方案三。2.2DDS模块方案论证方案一：采用高性能DDS单片电路的解决方案。随着微电子技术的飞速发展，目前高超性能优良的DDS产品不断推出，主要有Qualcomm、AD、Sciteg和Stanford等公司单片电路（monolithic）。Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220、Q2230、Q2334、Q2240、Q2368，其中Q2368的时钟频率为130MHz，分辨率为0.03Hz，变频时间为0.1μs；美国AD公司也相继推出了他们的

8、DDS系列：AD9850、AD9851、可以实现线性调频的AD9852、两路正交输出的AD9854以及以DDS为核心的QPSK调制器AD9853、数字上变频器AD9856和AD9857。AD公司的DDS系列产品以其较高的性能价格比，目