南理工dds讲稿.ppt

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1、电子线路课程设计电子技术中心直接数字频率合成器DirectDigitalFrequencySynthesizer讲解提纲一、设计内容二、设计原理三、设计要求四、设计报告要求一、设计内容设计一个频率及相位均可控制的具有正弦和余弦输出的直接数字频率合成器（DirectDigitalFrequencySynthesizer简称DDFS或DDS）。二、设计原理1、概念直接数字频率合成器（DirectDigitalFrequencySynthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。2、DDS的组成及工作原理频率预置与调节电路累加器波

2、形存储器D/A转换器低通滤波器KN位N位S(n)D位S(t)fc(1)频率预置与调节电路作用：实现频率控制量的输入；不变量K被称为相位增量，也叫频率控制字。(2)累加器加法器寄存器频率控制字KN位N位N位相位量化序列fc相位累加器的作用：在时钟的作用下，进行相位累加注意：当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，完成一个周期性的动作。相位累加器的组成=N位加法器+N位寄存器思考题：1、产生的信号频率是多大？2、产生的信号频率范围是多少？DDS的输出频率为：f0=fCK/2N（fC为基准时钟频率，N为累加器的位数）DDS输出的最低频率K=1时fC/2NDDS输出的最高频率

3、Nyquist采样定理决定，即fC/2，K的最大值为2N-1结论：只要N足够大，DDS可以得到很细的频率间隔。要改变DDS的输出频率，只要改变频率控制字K即可。(3)波形存储器作用：进行波形的相位—幅值转换。波形ROM地址数据相位量化序列正弦幅度量化序列N位D位原理：ROM的N位地址把0O—360O的正弦角度离散成具有2N个样值的序列ROM的D位数据位则2N个样值的幅值量化为D位二进制数据(4)D/A转换器D/A转换器的作用把已经合成的正弦波的数字量转换成模拟量。(5)低通滤波器D/A转换器的作用滤除生成的阶梯形正弦波中的高频成分，将其变成光滑的正弦波。4位频率控制字

4、K相位累加器12位相位寄存器data[11..0]clkdata1data2q[11..0]result[11..0]data1data2result[11..0]data[9..0]data[9..0]clkclkq[9..0]q[9..0]4位相位控制字P余弦ROM正弦ROMaddr[11..0]addr[11..0]q[9..0]q[9..0]10位D触发器10位D触发器余弦波数值输出正弦波数值输出clkclk基准时钟fc频率和相位均可控制的具有正弦和余弦输出的DDS核心单元电路示意图三、设计要求基本要求提高要求设计基本要求2、DDS中的波形存储器模块用Alte

5、ra公司的Cyclone系列FPGA芯片中的RAM实现，RAM结构配置成212×10类型；1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现DDS的设计；3、具体参数要求：频率控制字K取4位；基准频率fc=1MHz,由实验板上的系统时钟分频得到；4、系统具有清零和使能的功能；6、通过开关（实验箱上的Ki）输入DDS的频率和相位控制字，并能用示波器观察加以验证；5、利用实验箱上的D/A转换器件将ROM输出的数字信号转换为模拟信号，能够通过示波器观察到正弦波形；设计提高部分要求1、通过按键（实验箱上的Si）输入DDS的频率和相位控制字，以扩大频率控制和相位控制的

6、范围；(注意：按键后有消颤电路)3、在数码管上显示生成的波形频率；4、充分考虑ROM结构及正弦函数的特点，进行合理的配置，提高计算精度；2、能够同时输出正余弦两路正交信号；6、自己添加其他功能。5、设计能输出多种波形（三角波、锯齿波、方波等）的多功能波形发生器；四、设计报告要求1、设计文裆2、电路设计文件3、设计感想1、设计文裆★封面：包括名称，学号，姓名，设计时间等；★摘要和关键词（中英文）；★正文：*设计要求说明*方案论证（整体电路的工作原理）*各子模块设计原理*调试*仿真*编程下载★结论；★参考文献。★目录；2、电路设计文件*VHDL原文件；*原理图文件；*波形

7、仿真文件；*高级语言程序及其生成的RAM文件（.mif)。3、设计感想*设计过程中遇到的问题及解决问题的方法；*设计的收获与感受；*期望及要求；