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1、研究与开发基于DDS技术的任意波形发生器研究与设计-33-基于DDS技术的任意波形发生器研究与设计陈戈珩,邢志尧,李贵盼(长春工业大学计算机科学与工程学院,吉林长春130012)摘要:介绍了直接数字频率合成(DDS)的基本原理和基于DDS技术的任意波形发生器的结构及工作方式,给出了任意波形发生器各组成电路的设计方案以及DDS通道的FPGA实现方法。关键词:波形发生器;直接数字频率合成;原理;结构;设计;方法;AT89C51中图分类号:TN741文献标识码:A文章编号:1006-6977(2008)06-0033-04Designandreseachofthearbritrarywavefor
2、mgeneratorbasedonDDSCHENGe-yan,XINGZhi-yao,LIGui-pan(SchoolofComputerSeienceEngineering,ChangchunUniversityofTechnology,Changchun130012,China)Abstract:ThispaperintroducesthebasicprinciplesofDDSandthestructureandworkmethodsofAWGbasedonDDStechnology.ThevariouscomponentsofthecircuitdesignmethodofAWGan
3、dtheimplementationofDDSchannelsonFPGAaregiven.Keywords:arbitrarywaveformgenerator(AWG);directdigitalsynthesis;principle;structure;design;method;AT89C51和小型化。DDS系统的参考时钟源通常是一个具有1DDS概述高稳定性的晶体振荡器,整个系统的各个组成部分1.1DDS基本原理提供同步时钟。频率字(FSW)实际上是相位增量值直接数字合成技术(DirectDigitalSynthesis,简(二进制编码),作为相位累加器的累加值。相位累加称DDS)是
4、建立在采样定理基础上,首先对需要产器在每一个参考时钟脉冲输入时,累加一次频率生的波形进行采样,将采样值数字化后存入存储器字,其输出相应增加一个步长的相位增量。由于相作为查找表,然后通过查表读取数据,再经D/A转位累加器的输出连接在波形存储器(ROM)的地址线换器转换为模拟量,将保存的波形重新合成出来。上,因此其输出的改变就相当于查表。这样就可把DDS基本原理框图如图1所示。存储在波形存储器内的波形抽样值(二进制编码)经查找表查出。ROM的输出送到D/A转换器,经D/A转换器转换成模拟量输出。1.2DDS的基本参数及其计算在系统时钟脉冲的作用下,相位累加器不停累加,即不停查表,把波形数据送到D
5、/A转换器转换成模拟量输出,从而合成波形。滤波器则进一步平图1DDS基本原理框图滑D/A转换器输出的近似正弦波的锯齿阶梯波,同由图1看出,除了滤波器(LPF)之外,DDS系统时衰减不必要的杂散信号。设频率字(FSW)的值为都是以数字集成电路实现,因此DDS系统易于集成d,系统时钟频率为f,相位累加器的字长为N,则系收稿日期:2008-04-04稿件编号:200804006作者简介:陈戈珩(1961-),女,吉林长春人,硕士研究生,副教授。研究方向:数字信号处理及应用。-34-《国外电子元器件》2008年第6期统的输出频率为:成二进制码,再将处理后的控制字、波形参数和其N他器件的控制信号发送出
6、去。f=d/2fs(1)由式(1)看出,当d=1时,输出频率f最小,即由于AT89C51单片机主要接口有:微处理器与DDS系统的最小输出频率为:扩展器件的接口;微处理器与FPGA模块的接口;微N处理器与键盘、显示模块的接口;微处理器与输出f0min=fs/2(2)f0min是DDS系统的频率分辨率(或频率间隔)。幅值调节电路的接口。由于单片机的输出引脚有输出频率最大值为:限,需扩展其引脚。本设计采用8255器件扩展单片N机的输出引脚,8255的PA用于相位控制字的输出;f0max=dmax/2fs(3)PB用于频率控制字的输出;PC是位可控输出端,用2任意波形发生器的设计方案于DDS工作方式
7、的控制字和波形参数的控制字输基于DDS技术的任意波形发生器主要由微处出引脚。AT89C51单片机与FPGA的接口电路如图理器控制模块、键盘与显示模块、DDS通道的FP-3所示。GA实现模块、D/A转换模块以及滤波器模块组成。2.2键盘与显示模块同时片外扩展了4KB程序存储器SRAM和6KB由于本系统设计的测量装置需要设置输出波数据存储器ROM,分别用于存储波形抽样数据和3形、频率、电压等参数,而且监控程序需要
