基于DDS的数字移相信号发生器.pdf

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1、煤矿现代化2010年第1期总第94期基于DDS的数字移相信号发生器山东华聚能源股份有限公司曹亚楠王秀娟兖州东方机电有限公司刘继光摘要本系统采用直接数字频率合成(DDS)技术产生波形，整个系统都是对数字信号进行处理，使系统有较强的抗干扰能力和稳定性。基于频率合成原理制成的信号发生器，由于可以获得很高的频率稳定度和精确度，因此发展非常迅速。本设计基于直接数字频率合成计(DDS)的原理，充分利用ALtera公司的FPGA芯片Cyclone在软件QUARTUSII5．0开发平台上完成了DDS系统的设计、仿真和验证。本课题设计了一个频率和相位差均可控制，能够输出正

2、弦波形的直接数字频率合成器(DDS)。关键词直接数字频率合成信号发生器移相中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1009--0797(2010)01-0075-02直接数字频率合成DDS(DirectDigitalFrequency出，完成一个周期性的动作，这个周期就是DDS合成信号的一Synthesizer)是一种采用数字化技术、通过控制相位的变化速个周期。度、直接产生各种不同频率信号的新型频率合成技术。DDS芯1．2DDS移相的实现片具有较高的频率分辨率，可实现快速的频率切换且在频率器件采用美国ALTERA公司的FPGA(Cyclone改变时

3、能够保持相位的连续，很容易实现频率、相位和幅度的EP1C6Q240C6)芯片来实现。对于AheraCycloneEPIC6Q240C6数控调制，因此直接数字频率合成器的应用越来越广泛。的应用开发使用Ahera公司的EDA开发软件(Quartus一115．0)。该信号发生器以FPGA为核心，设计采用EDA的方法完Quartus—II是集设计输入、编译处理、逻辑综合、器件适配、软成软件的编程，使该数字移相信号发生器具有信号输出的功件仿真、编程下载于一体的集成开发环境。它功能齐全，使用能。预计完成信号源制作并且具有以下功能：简单方便。其中波形存储器利用开发软件

4、QUARTUSII中的(1)该数字移相信号发生器可模拟产生和输出实用范围LPM(可调参数元件)，可大大提高开发速度。系统组成框图如的频率信号。图2：(2)该信号发生器具有频率设置功能。(输出信号的频率范围：20Hz一12MHz，频率步进1Hz相位步进0．35oo(3)数字显示预置的频率、相位差值。1基于DDS的数字移相信号发生器1．1基于DDS的数字移相信号发生器的工作原理该移相信号发生器是基于DDS技术而实现的，其原理框图如图l。图2基于DDS的数字移相信号发生器的设计框图系统由一个34位加法器(ADDER34)、一个34位寄存器(REG34)、一个l

5、0位加法器(ADDERIO)、两个10位寄存器(REGIO)和两个相同的ROM构成。ADDER34与REG34组成累加器，对FWORD持续相加。REG34的高1O位输出作为PA路ROM与PB路ADDER10的图1基于DDS的数字移相信号发生器的原理图输入，在此，将该输出称为D，D一方面作为一个ROM的地址由图l可以看出它由单片机小系统，高精度晶体振荡器，端，决定读取ROM的内容，也就是FOUT。D另一方面与输人相位累加器，波形存储器，数摸转换器。以及低通滤波器组成。ADDER10的PWORD相加后所得的结果作为另一ROM的寻其工作原理：由键盘输入频率、相

6、位控制字，每来一个时钟脉址端，然后输出POUT。同时，D还作为ADDER34的反馈，与冲，全加器将频率控制数据与累加寄存器输出的累加相位数FWORD相加，达到数值累加的目的。当ADDER34产生溢出据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加时，也就完成了输出波形的一个周期，生成完整的波形。寄存器一方面将加法器在上一次相加后所产生的新相位数据为得到精确的正弦波数据，以用于初始化LPM—ROM元反馈到加法器的输入端，另一方面其输出的地址分为两路，一件，用以下方法：数据ROM模块采用开发软件QUARTUSII路直接从滤波存储器中取出波形数据，经D／

7、A转换器和低通Version5．0中的LPM(可调参数元件)来设计，可大大提高开发滤波器将波形数据转换成模拟波形，另一路通过相位加法器速度。首先建立．mif文件，将波形数据填入此表中，完成后另存加上移相控制字，形成移相信号的地址码，从波形存储器中取为rom．mif，表中的数据由参照网络。也可以使用QUARTUS以出波形数据，最后经D／A转换和低通滤波将波形数据转换成外的编辑器设计MIF文件，MIF文件也可以用C程序生成。所需的移相信号。当相位累加器累积满量时就会产生一次溢l-3仿真与测试(下转第77页)·75·煤矿现代化2010牟第1期总第94期在图3中

8、，当工作面采到4．13号时，5m、lOm和15m处钻当工作面采到5月2日，B组钻