基于FPGA的DDS信号发生器的设计
摘要:介绍了利用现场可编程逻辑门阵列FPGA实现直接数字频率合成(DDS)的原理和电路结构。重点介绍了DDS技术在FPGA中的实现方法,给出了采用ALTERA公司的Cyclone II系列的EP2C5T144芯片进行直接数字频率合成的VHDL源程序,利用VHDL语言在FPGA中设计出产生正弦信号的DDS器件。
关键词:信号发生器 现场可编程门阵列 D/A转换 DDS 正弦波信号
信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器的实现方法通常是采用分立元件或单片专用集成芯片,但其频率不高,稳定性较差,且不易调试,开发和使用上都受到较大限制。随着可编程逻辑器件(FPGA)的不断发展,直接频率合成(DDS)技术应用的愈加成熟,利用DDS原理在FPGA平台上开发高性能的多种波形信号发生器,成本很低,操作灵活,而且还能根据要求在线更新配置,系统开发趋于软件化、自定义化。
直接数字频率合成(DDS)是一种新的频率合成技术和信号产生的方法,是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术,具有超高速的频率转换时间、极高的频率分辨率和较低的相位噪声,在频率改变与调频时,DDS能够保持相位的连续,因此很容易实现频率、相位和幅度调制,它在相对带宽频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能指标方面已远远超过了传统频率合成技术。此外,DDS技术大部分是基于数字电路技术的,具有可编程控制的突出优点。因此,这种信号产生技术得到了越来越广泛的应用,很多厂家已经生产出了DDS专用芯片,这种器件成为当今电子系统及设各中频率源的首选器件。但它的不足之处是最高工作频率会受限、噪声和杂波不够理想,但是其仍是频率合成中的一种重要的合成方式。
毕业设计说明书目录
1 引言 …………………………………………………………………………………15
2 方案论证……………………………………………………………………………15
2.1 方案一:……………………………………………………………………15
2.2 方案二:……………………………………………………………………17
3 各电路设计和论证…………………………………………………………………17
3.1 电源电路设计和论证………………………………………………………17
3.1.1 方案一…………………………………………………………………17
3.1.2 方案二…………………………………………………………………19
3.2 整体电路设计和论证………………………………………………………21
3.2.1 方案一…………………………………………………………………21
4. 软件设计……………………………………………………………………………27
4. 1 主程序………………………………………………………………………27
4. 2 子程序………………………………………………………………………28
5.软硬件系统的调试…………………………………………………………………29
6.参考文献……………………………………………………………………………32
7.附录…………………………………………………………………………………33
参考文献
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