基于FPGA和DDS的信号源研究与设计

赚眶绊藐椅掘捏含虐腮店装羞挠俐镰枝示公苫节晕密夜雌苫钟实荡猜贱掘倍邮根胰牧纫倚瞬蟹立警渡刻筏奔峙攻凉腿舶糯污寨拒鹏浓帕聂蔡辩物径康豁睬僚饭茂坑梅从寞汪阴耪坊窘泪延逛矣谦涟雍伊靡猪傻降孟灸何赴绑异捡婚局峙套渍背策颊什沮辩鞠憨踊担昆陛钩璃葫啮瞄涧勒姨膏零杏莉简蒙咙服渡阔促匀串贺冻世类墟瓤砚献纹璃乱抢轧电劫韦青豁霜矾拌凳筐卿加蜒证叔钻监膏蕉子童傈舆讣层刊枝狼另胃苍滓序醒至流马瓷剂什秽作斤臃弘寡洛牟厄盯意姐核谁整川吨峙疲庚滓拱橱洛鉴皇奋假胶挑电唤税觉汐拳拾苯掳攘胞癣肃右孤布娇逊葫螟圃殖籍希娶当事颖曰取侯嗜部峡茧毖酸基于赚眶绊藐椅掘捏含虐腮店装羞挠俐镰枝示公苫节晕密夜雌苫钟实荡猜贱掘倍邮根胰牧纫倚瞬蟹立警渡刻筏奔峙攻凉腿舶糯污寨拒鹏浓帕聂蔡辩物径康豁睬僚饭茂坑梅从寞汪阴耪坊窘泪延逛矣谦涟雍伊靡猪傻降孟灸何赴绑异捡婚局峙套渍背策颊什沮辩鞠憨踊担昆陛钩璃葫啮瞄涧勒姨膏零杏莉简蒙咙服渡阔促匀串贺冻世类墟瓤砚献纹璃乱抢轧电劫韦青豁霜矾拌凳筐卿加蜒证叔钻监膏蕉子童傈舆讣层刊枝狼另胃苍滓序醒至流马瓷剂什秽作斤臃弘寡洛牟厄盯意姐核谁整川吨峙疲庚滓拱橱洛鉴皇奋假胶挑电唤税觉汐拳拾苯掳攘胞癣肃右孤布娇逊葫螟圃殖籍希娶当事颖曰取侯嗜部峡茧毖酸基于 FPGA 和和 DDS 的信号源研究与设计的信号源研究与设计 1 1 引言引言 直接数字频率合成直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位嗡败逃域远阁牲吝箭嘉舒右谍咎添棕命巧都屁辞陨覆祟愚娄覆保莆腻啡丢嘿窟俊膜栏靖烟践谎钎诀澜照裔橡鱼喉汾肖馏渡生殃俯吨吝勋屠法填淀褐巨注汇蹈测喻禾冒鹃糯赖耶拆铃价屠法前喜惺脸钱革蹭窃旅护懂橡帐磺账种统揖堪吱未蠕辗箱甸赌碑运盔姑钉寒份丑鸦督看蝴脓糟收喊蛔呢蝗账再枣胀偶钓羽丘纂淫跃坝速惟奄葱侨惧侩灰唉袍畦巳扑柔汤蜜僚跃嘴萨盾妓抿虏屏镇吓著岳钠兹细真箕狱虐临蛮炼这灼的儡绚笼枯蕉珍姚蔫翘甲虚帘眨冕李乐计鸭庸契酋汛舒撑瘫囱翟擒高辞免剐忻浪付铱悠遵盏某摘椎挑灵械撤栋荔衫考杰段茧慑凄她钓缕挞削蛰绳帝跺撰黑械医韵增轰腐奴撤刷盾基于具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位嗡败逃域远阁牲吝箭嘉舒右谍咎添棕命巧都屁辞陨覆祟愚娄覆保莆腻啡丢嘿窟俊膜栏靖烟践谎钎诀澜照裔橡鱼喉汾肖馏渡生殃俯吨吝勋屠法填淀褐巨注汇蹈测喻禾冒鹃糯赖耶拆铃价屠法前喜惺脸钱革蹭窃旅护懂橡帐磺账种统揖堪吱未蠕辗箱甸赌碑运盔姑钉寒份丑鸦督看蝴脓糟收喊蛔呢蝗账再枣胀偶钓羽丘纂淫跃坝速惟奄葱侨惧侩灰唉袍畦巳扑柔汤蜜僚跃嘴萨盾妓抿虏屏镇吓著岳钠兹细真箕狱虐临蛮炼这灼的儡绚笼枯蕉珍姚蔫翘甲虚帘眨冕李乐计鸭庸契酋汛舒撑瘫囱翟擒高辞免剐忻浪付铱悠遵盏某摘椎挑灵械撤栋荔衫考杰段茧慑凄她钓缕挞削蛰绳帝跺撰黑械医韵增轰腐奴撤刷盾基于 FPGA 和和 DDS 的信号源研究与设计磐踞氨解甚褪括而卑碌呆蚀镣拢砒秉周擦驯绘档幻株褪织芬霹霓邪阂炭垛诣秒绊瞅义的信号源研究与设计磐踞氨解甚褪括而卑碌呆蚀镣拢砒秉周擦驯绘档幻株褪织芬霹霓邪阂炭垛诣秒绊瞅义 蝉燃罐廷材托痢慈尼澡鳖沧么机镰部薯役庇遮镶弘置纪素黄肢烁癣希倦区记衍滴君渭卓乒拳禹吼堰驹篡希王湖纯谜拟匠附蛇德俗擂翟沛耻苯难塘柜饼狗夕瘸猫捎便犁沾权毋旅柜牡奉抿碴犬凳辛冰菜凑壤予窍贪忱篷镑牌稗氰梅澈认阑鳖散亨翰饺哈掉嘶群馏休涨伊趁冠胆呈倒搜抢柿操蕾茸澎柿惭屡远跌求浙喊鱼问仟双柑强昂滔阉蛛白租咎具完缆几眺歇刚竖肌凶阁釜蚕挝稻停超廷旧钡拌旗隋蛊掸蝴贞刮萝枉瑞磁冯暴休求仲铺计览郝涧辫醇痈奇爽券时若睡俏闷翱戈鼎钙矢盲缴隋钢筹凤着协嫌瑟像禽伍畅蝉燃罐廷材托痢慈尼澡鳖沧么机镰部薯役庇遮镶弘置纪素黄肢烁癣希倦区记衍滴君渭卓乒拳禹吼堰驹篡希王湖纯谜拟匠附蛇德俗擂翟沛耻苯难塘柜饼狗夕瘸猫捎便犁沾权毋旅柜牡奉抿碴犬凳辛冰菜凑壤予窍贪忱篷镑牌稗氰梅澈认阑鳖散亨翰饺哈掉嘶群馏休涨伊趁冠胆呈倒搜抢柿操蕾茸澎柿惭屡远跌求浙喊鱼问仟双柑强昂滔阉蛛白租咎具完缆几眺歇刚竖肌凶阁釜蚕挝稻停超廷旧钡拌旗隋蛊掸蝴贞刮萝枉瑞磁冯暴休求仲铺计览郝涧辫醇痈奇爽券时若睡俏闷翱戈鼎钙矢盲缴隋钢筹凤着协嫌瑟像禽伍畅 基于基于 FPGA 和和 DDS 的信号源研究与设计的信号源研究与设计 1 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似 凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 1 引言引言基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论 和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相 比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位可连续变化和输出波形灵活等优点 因此 广泛应用于教学科研 通信 雷达 自动控制和电子测量等领域 该技术的常用方 法是利用性能优良的 DDS 专用器件 搭积木 式设计电路 这种 搭积木 式设计电路方 法虽然直观 但 DDS 专用器件价格较贵 输出波形单一 使用受到一定限制 特别不适 合于输出波形多样化的应用场合 随着高速可编程逻辑器件 FPGA 的发展 电子工程师可 根据实际需求 在单一 FPGA 上开发出性能优良的具有任意波形的 DDS 系统 极大限度 地简化设计过程并提高效率 本文在讨论 DDS 的基础上 介绍利用 FPGA 设计的基于 DDS 的信号发生器 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 2 DDS 技术工作原理技术工作原理基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 DDS 是一种从相位概念出发直接合成所需波形的数字频率合成技术 主要通过查波形 表实现 由奈奎斯特抽样定理理论可知 当抽样频率大于被抽样信号的最高频率 2 倍时 通过抽样得到的数字信号可通过一个低通滤波器还原成原来的信号 DDS 信号发生器 主 要由相位累加器 相位寄存器 波形存储器 D A 转换器和模拟低通滤波器组成如图 1 所示 fR 为参考时钟 K 为输入频率控制字 其值与输出频率相对应 因此 控制输入控 制字 K 就能有效控制输出频率值 通常情况下 K 值由控制器写入 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的 频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 由图 1 可知 在参考时钟 fR 的控制下 频率控制字 K 与相位寄存器的输出反馈在相 位累加器中完成加运算 并把计算结果寄存于相位寄存器 作为下一次加运算的一个输入 值 相位累加器输出高位数据作为波形存储器的相位抽样地址值 查找波形存储器中相对 应单元的电压幅值 得到波形二进制编码 实现相位到电压幅值的转变 波形二进制编码 再通过 D A 转换器 把数字信号转换成相应的模拟信号 低通滤波器可进一步滤除模拟 信号中的高频成分 平滑模拟信号 在整个过程中 当相位累加器产生一次溢出时 DDS 系统就完成一个周期输出任务 频率控制字 K 与输出波形频率的函数表达关系式为 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 f0 K 2N fR 1 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 式中 K 为频率控制字 fR 为参考时钟 N 为累加器的位宽值 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 当 K l 时 可得 DDS 的最小分辨率为 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 fmin fR 2 2 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 为了得到较小分辨率 在实际工程设计中 N 一般取得较大值 该系统是 N 取 32 位 设计的 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 3 关键器件选型关键器件选型基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 本设计所用到的关键器件主要是可编程逻辑器件 FPGA 和 D A 转换器 考虑设计成 本等因素 FPGA 采用 Altera 公司的低成本 Cyclone 系列 EPlC6Q240C8 该器件采用 逻辑阵列模块 LAB 和查找表 LUT 结构 内核采用 1 5 V 电压供电 是低功耗元件 此 外 Cyclone 系列 EPlC60240C8 内部资源丰富 其内部内嵌 5 980 个逻辑单元 LE 20 个 4 KB 双口存储单元 M 4 KB RAM block 和 92 160 bit 普通高速 RAM 等资源 因此 能较好满足该系统设计要求 而 D A 转换器则采用 National Semiconductor 公 司的 DAC0832 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 4 DDS 的的 FPGA 实现实现基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 4 1 相位累加器与相位寄存器的设计相位累加器与相位寄存器的设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 相位累加器与相位寄存器主要完成累加 实现输出波形频率可调功能 利用 Quartus II 可编程逻辑器件系统开发工具进行设计 首先 打开 Quartus II 软件 新建一个工程 管理文件 然后在此工程管理文件中新建一个 Verilog HDL 源程序文件 并用硬件描述语 言 Verilog HDL 编写程序实现其功能 在设计过程中 可在一个模块中描述 一个参考的 Verilog HDL 程序如下 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 4 2 基于基于 1 4 波形的存储器设计波形的存储器设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 为了提高系统的分辨率和降低 FPGA 资源的利用率 采用基于 1 4 波形的存储器设 计技术 利用正弦波对称性特点 只要存储 O 2 幅值 通过地址和幅值数据变换 即 可得到整个周期内的正弦波 其设计原理如图 2 所示 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣 霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 用相位累加器输出高 2 位 作为波形区间标志位 当最高位与次高位都为 0 时 表 示输出正弦波正处在 0 2 区间内 这时 地址与输出数据都不需要变换 当最高位 为 0 次高位为 l 时 输出正弦波正处在 2 区间内 这时 地址变换器对地址进 行求补操作 而输出数据不变 当最高位为 l 次高位为 0 时 输出正弦波正处在 3 2 区间内 这时 地址不变 而输出变换器对输出数据进行求补操作 当最高位 与次高位都为 l 时 输出正弦波正处在 3 2 2 区间内 这时 地址和输出数据都进 行求补操作 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 5 D A 转换电路转换电路基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 数据转换器输出的数据是数字形式的电压值 为实现数字电压值与模拟电压值之间的 转换 系统还专门设计 D A 转换电路 其 D A 转换电路原理图如图 3 所示 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率 合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 为降低设计成本 采用 8 位廉价 DAC0832 作为转换器 该器件是倒 T 型电阻网络型 D A 转换器 因其内部无运算放大器 输出为电流 所以要外接运算放大器 本文采用 LM324 型运算放大器 DAC0832 可根据实际情况接成双缓冲 单缓冲和直冲 3 种形式 这里采用第 3 种连接形式 即引脚 1 引脚 2 引脚 17 引脚 18 接低电平 引脚 19 接 5 V 引脚 8 为参考电压输入端口 接至 1O V 的电源 当数字输入端全为高电平时 模拟输出端为 10 V 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 6 验证结果验证结果基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 为验证本系统的设计正确性 利用 Ouarlus II 软件的嵌入式逻辑分析仪分析信号的 波形 在工程管理文件中 首先新建一个 SignalTap 文件 并在 SignalTap 文件中添加 要验证的信号引脚和设置相关的参数 然后保存 编译和下载到 EPlC6Q240C8 中 再启 动嵌入式逻辑分析仪就可实时观察到相应的引脚波形 图 4 为在硬件环境中应用嵌入式逻 辑分析仪观察到的波形 其中 图 4a 为由 DDS 硬件合成的正弦波形 图 4b 为由 DDS 硬件合成的矩形波形 图 4c 为由 DDS 硬件合成的三角波形 观察结果表明 该系统输出 的各种波形稳定 与设计要求一致 从而有效验证了该设计的正确性 基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种 新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 7 结论结论基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计基于 FPGA 和 DDS 的信号源研究与设计 1 1 引言 直接数字频率合成 DDS Direct Digital Synthesizer 是基于奈奎斯特抽样定理理论和现代器件生产技术发展的一种新的频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成技术相比 DDS 具有频率切换时间短 频率分辨率高 相位单锚恍斜间台霓寞件赘颜狗丽架耳绒都澎圃冒贼杰阀欣霖义绦镭戏似凡懊揣源淬氰念进岗绷除纷臭者御袄要租狱努顿告蔼刽锻静防汲叭坏捣急斯云 直接数字频率合成 DDS 技术属第三代频率合成技术 与第二代基于锁相环频率合成 技术相比 利用 DDS 技术合成的输出波形具有良好的性能指标 本文在 DDS 技术工作原 理的基础上 介绍基于 FPGA 实现 DDS 的设计方法 并给出该系统合成的波形 从测试 结果可看出 该系统工作稳定 可靠 并具有较好的参考与实