任意波形发生器的电路设计与实现

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1、电子科技大学硕士学位论文任意波形发生器的电路设计与实现姓名：周登荣申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：唐广20070520摘要产生任意波形通常采用基于数字合成的方法，即先将所需产生的信号波形的一个周期的若干个样点的幅值的二进制信息存储在波形存储器中，再通过硬件电路依次从波形存储器中读取出来，经D／A转换及滤波后得到所需信号波形输出。本设计在对直接数字频率合成的原理及其输出信号的性能进行分析的基础上，采用直接数字频率合成(DDS)的设计方法，以现场可编程门阵列(FPGA)作为硬件基础，对任意波

2、形发生器进行电路设计，利用单片机实现对输出频率和相位的预置及显示的软件控制，通过通信接口下载任意波形数据实现波形数据更新，可产生高分辨率任意波形。本文对硬件电路设计进行研究，完成了电源模块、单片机系统、高速D／A转换及滤波等硬件电路设计，制作了实验样机并进行了系统测试。论文最后给出了系统的测量结果，并对误差进行了一定分析，结果表明，可输出步进为0j01Hz，频率范围0．01Hz～15艇z的正弦波、三角波、锯齿波、方波，或0．01Hz～20KHz的任意波。关键词：直接数字频率合成，现场可编程门阵列，数

3、／模转换器，MCUABSTRACTThebasicapproachofgeneratingarbitrarywaveformisthedigitalsynthesismethod．Applingthismethod，onefirstsamplesandquantifiesaperiodofthesignalwaveformtobegenerized，memorizestheobtainedbinarywaveformdatainamemory,andthenreadsitviahardwarecir

4、cuitincertainsequence，convertsthedataviadigital—to-analog∞A)circuit，finallyoutputtheanalogwaveformthroughafilter．Inthiswork,anarbitrarywaveformgenerator(AWG)isdesignedbasedonthetheoryofdirectdigitalsynthesis(DDS)andontheanalysisoftheperformanceoftheout

5、putsignal．Thedesignusesafieldprogrammable-gate—array(FPGA)chiptoutilizetheAWGThepresetanddisplayoftheoutputfrequencyandphasearecontrolledbyamicrocomputerunit(MCU)。Theartribarywaveformdatacarlbedown／oadedandupdatedfromacommunicationinterface．TheAWGcallp

6、roduceahigh-resolutionarbitrarywaveform．Thedissertationfocusesonhardwarecircuitdesign,whichhasbeenaccomplished，includingpowersupplymodule,MCUsystem，high-speedDAconverter,andfilter,ere．TheexperimentalprototypeoftheAWGhasbeenmadeandtestedsystemly．Attheen

7、dofthedissertation,themeasurementresultofthesystemisgivenanditserrorisanalyzed．ItisshowntheAWGcalloutputasinewave，atrianglewave,asawteethwave,orasquarewavewithinthefrequencyrangefrom0．01Hzto15MHzwiththestepof10mHz．Of"outputanarbitrarywaveformwithinther

8、angefrom0．01Hzto20kHz．Keywords：DDS，FieldProgrammable—Gate-Array,Digital-to-AnalogConverter,MCUⅡ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡