基于FPGA的DDS正弦波信号发生器设计【开题报告】

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1、毕业论文开题报告电气工程及其自动化基于FPGA的DDS正弦波信号发生器设计一、课题研究意义及现状这些年来随着我国对超大规模集成电路的重视，也发表了许多关于DDS技术的论文，逐步走上了发展的道路，但是在这之中主要是利用DDS技术去实现功能的改进和对性能指标的提高，几乎是没有关于DDS芯片的设计和研发，因此我国在DDS的研究上与国际水平还是有很大的差距。近几年来我国芯片产业的快速发展，对DDS的研究已经有了突破性的进展从而推动数字信号处理器的飞速发展，使微处理器具有先进的数字信号处理技术，能实现多种功能，对正弦波

2、发生器而言，随着DDS技术的诞生，使波形发生器技术得到进一步的飞跃。相对与其他频率合成技术，DDS技术产生的正弦波具有全数字化、输出频率精度高、波形失真小、频率稳定度高、分辨率高、输出相位连续可调、控制灵活方便、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号以及等特点。本次研究课题是基于FPGA的DDS正弦波发生器设计，现在FPGA的主流发展趋势就是在FPGA中嵌入可编程的低功耗、高速收发器，具有嵌入式高速收发器的FPGA为数据传输提供了可行的单芯片解决方案，能够快速地解决协议和速率的变化问题，以及为了提高性能和为产品

3、增加新功能时所做的设计修改所需的重新编程问题。本课题采用FPGA设计实现DDS电路的可行性和可靠性，也更为灵活，可以根据不同的需要对控制方式和接口进行相应的修改，要想使DDS电路产生正弦波形，只要对FPGA中ROM表的数据进行修改。另外FPGA设计还具有相对较宽的带宽、频率转换时间较短、相位连续变化、频率分辨率高等优点。同时FPGA芯片还可以对体统进行现场修改和调试，性能也使用要求，所以将DDS设计嵌入到FPGA片所构成的系统中，将使系统具有很高的性价比。本次研究主要利用的是QuartusⅡ软件进行DDS正弦

4、波信号发生器功能的实现进行编译，仿真，培养了自己的动手能力把理论和实际结合起来。二、课题研究的主要内容和预期目标1．主要内容本次课题的主要内容就是采用DDS技术设计一个正弦波发生器，主控要求用FPGA实现。掌握DDS工作原理、基本结构和DDS设计思路，了解FPGA芯片的功能及应用，QuartusⅡ软件应用，以FPGA为主控确定正弦波信号发生器的实现结构图，并可以对正弦波的频率、幅值等进行设定，通过VHDL语言进行程序设计，并软硬件综合调试通过。2．预期目标1）预期设计一个DDS技术正弦波信号发生器，主控以FP

5、GA实现。采用FPGA设计，首先要考虑它的输入、输出接口方案，确定输入和输出的数据量和控制量、位数、I/O位置等，以及和外围电路的接口及控制时序、控制方式等。另外，由于信号都是由FPGA在数字域进行处理，可以将FM和AM等调制在数字域实现。调制电路的功能基本都是由FPGA内部的数字逻辑电路来实现，从而使整个系统的电路更加简单，同时数字调制避免了模拟调制带来的误差和干扰，提高了调制的性能。仅用单片FPGA就实现了直接数字频率合成技术（DDS），产生稳定的正弦波，调制信号参数由FPGA内部输入，也可以从外部输入。

6、整个系统结构紧凑，电路简单，功能强大，可扩展性强。2）由于主要是以FPGA为主的主控模块进行实现，在FPGA中DDS的基本结构系统主要包括有相位累加器、正弦ROM表、D／A转换器、低通滤波组成，相位累加器由一个N位的加法器和N位的寄存器构成，在控制时钟信号作用下，累加器将与输出信号频率对应的频率字进行累加，然后与相位字相加以形成最终相位信息，从而使每一个时钟周期输出结果递增K（频率控制字）。相位调制器接收相位累加器的相位输出，主要用于信号的相位调制，其输出的数据作为查找表的相位取样地址。这样就可把存储在波形R

7、OM内的波形抽样值(--进制编码)经查找表查出，完成相位到幅值转换，再经DAC将数字量形式的波形幅值转换成所要求频率的模拟量形式信号，最后由低通滤波器将DAC输出的阶梯状波形平滑为所需的连续波形，即可得到由频率控制字决定连续变换输出的正弦波，这样就可以通过FPGA控制对正弦波的频率幅值等参数进行设定了。3）然后利用VHDL语言进行编译并通过QuartueⅡ软件进行仿真。在这一步中可以发现程序存在的实际问题，然后经过修正后使其满足控制要求。三、课题研究的方法及措施1．研究方法首先要对FPGA和DDS技术正弦波发

8、生器进行了解，这需要查阅一定的资料，了解DDS工作原理、基本结构，各项功能的实现，FPGA的硬件功能和其内部的逻辑功能。因为本次研究要完成的是通过FPGA主控的DDS正弦波发生器的设计，主要利用QuartueⅡ软件对DDS正弦波信号发生要实现的功能来进行编程，并调式通过。并通过来FPGA实现各种功能的控制。在这个过程中，需要查阅相关资料。并编写完整程序，通过调试达到预期的效果。2．研究措施1）收集查