基于FPGA的DDS波形发生器

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）

摘 要

波形发生器己成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了波形发生器的发展方向。随着科技的发展，对波形发生器各方面的要求越来越高。近年来,直接数字频率合成器（DDS）由于其具有频率分辨率高、频率变换速度快、相位可连续变化等特点,在数字通信系统中已被广泛采用而成为现代频率合成技术中的佼佼者。现场可编程门阵列（FPGA）设计灵活、速度快，在数字专用集成电路的设计中得到了广泛的应用，由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高波形发生器的性能，降低生产成本。

本文首先介绍了DDS波形发生器的研究背景和DDS的理论。然后详尽地叙述了用FPGA完成DDS模块的设计过程，利用Verilog-HDL硬件描述语言设计DDS波形发生器的各个模块，最后利用Altera的设计工具Quartus II并结合Modelsim软件对波形发生器进行电路设计功能仿真，并对仿真结果进行分析。仿真结果表明，波形发生器可输出正弦波、三角波、方波、锯齿波，并且可通过改变频率控制字和相位控制字的大小来改变输出波形的频率和相位。通过仿真结果表明，本设计

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）

摘 要

波形发生器己成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了波形发生器的发展方向。随着科技的发展，对波形发生器各方面的要求越来越高。近年来,直接数字频率合成器（DDS）由于其具有频率分辨率高、频率变换速度快、相位可连续变化等特点,在数字通信系统中已被广泛采用而成为现代频率合成技术中的佼佼者。现场可编程门阵列（FPGA）设计灵活、速度快，在数字专用集成电路的设计中得到了广泛的应用，由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高波形发生器的性能，降低生产成本。

本文首先介绍了DDS波形发生器的研究背景和DDS的理论。然后详尽地叙述了用FPGA完成DDS模块的设计过程，利用Verilog-HDL硬件描述语言设计DDS波形发生器的各个模块，最后利用Altera的设计工具Quartus II并结合Modelsim软件对波形发生器进行电路设计功能仿真，并对仿真结果进行分析。仿真结果表明，波形发生器可输出正弦波、三角波、方波、锯齿波，并且可通过改变频率控制字和相位控制字的大小来改变输出波形的频率和相位。通过仿真结果表明，本设计

基于FPGA的DDS波形发生器的设计与实现

维普资讯

仑肥学院学辛 (良自然科学版)20 0 7年 5月第 1 7卷第 2期

Jun l f e i nv r t ( a rl ce c s o r a o f i s y N t a S i e ) H eU ei u nMa 0 7 Vo . 7 N . v2 0 1 1 o 2

基于 FG P A的 D S波形发生器的设计与实现 D宋寅(京师范大学信息科学与技术学院,北北京摘 107 ) 08 5

要:绍了D S的电路结构及工作原理,介 D并对各组成部分进行了理论分析,重点介绍了电路设计方法,并利

用硬件描述语言 V D H L实现,最后利用 F E L X器件实现了D S电路,出了 F G D绐 P A设计的仿真和实验.关键词:直接数字频率合成 ( D )现场可编程门阵列( P A) V D; D S; F G; H L仿真中图分类号:N 2 T 9文献标识码: A文章编号:6 3—12 20 )2— 0 3—0 17 6 X{0 7 0 0 6 4

随着数字技术和器件水平的提高,一种新的频率合成技术——直接数字频率合成 ( i c Dga Fe Dr t it r e il—

陕西理工学院毕业论文（设计）

引言

现代电子测量对信号源频率的准确度、稳定度要求越来越高。一个信号源输出的信号频率的准确度、稳定度在很大程度上是由主振器输出信号频率的稳定度所决定。传统的LC、RC振荡电路已满足不了高性能信号源要求，而利用频率合成器代替传统的调谐信号源中的LC、RC振荡电路就可以有效地解决上述问题。频率合成技术始于上世纪30年代，随着电子技术的飞速发展，频率合成的技术的发展大致上可分成直接模拟频率合成技术、锁相频率合成技术、直接数字频率合成技术三个阶段。 1、传统的直接频率合成技术(DS) 。该类方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致其结构复杂、体积庞大、成本昂贵,而且容易产生过多杂散分量。

2、锁相环式频率合成器(PLL)。该类技术具有良好窄带跟踪特性,可选择所需频率信号,抑制杂散分量,且省去大量滤波器,有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是个惰性环节,锁定时间较长,因而频率转换时间较长,且由模拟方法合成的正弦波的参数(如幅度、频率和相位等) 都难以定量控制。

3、直接数字式频率合成器(Direct Digi

EDA实验设计报告

题 目：基于FPGA的波形发生器 作 者： 学 号： 专业年级： 指导教师：

摘要：本设计是采用了EDA技术设计的函数信号发生器。此函数信号发生器的实现是基于FPGA语言描述各个波形产生模块，然后在QuartusⅡ软件上实现波形的编译，仿真和下载到Cyclone芯片上。整个系统由波形产生模块、波形选择模块、波形频率控制和波形幅度控制四个部分组成。最后经过QuartusⅡ软件仿真，证明此次设计可以通过波形选择模块的设定来选择波形输出，输出正弦波、方波、三角波等规定波形，并可以通过频率控制和幅度控制改变波形。 关键字：VHDL；QuartusⅡ；Cyclone；函数信号发生器

一、Quartus II软件简介

1.1 Quartus II软件介绍

Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大，兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、

EDA实验设计报告

题 目：基于FPGA的波形发生器 作 者： 学 号： 专业年级： 指导教师：

摘要：本设计是采用了EDA技术设计的函数信号发生器。此函数信号发生器的实现是基于FPGA语言描述各个波形产生模块，然后在QuartusⅡ软件上实现波形的编译，仿真和下载到Cyclone芯片上。整个系统由波形产生模块、波形选择模块、波形频率控制和波形幅度控制四个部分组成。最后经过QuartusⅡ软件仿真，证明此次设计可以通过波形选择模块的设定来选择波形输出，输出正弦波、方波、三角波等规定波形，并可以通过频率控制和幅度控制改变波形。 关键字：VHDL；QuartusⅡ；Cyclone；函数信号发生器

一、Quartus II软件简介

1.1 Quartus II软件介绍

Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大，兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、

基于FPGA的自治型SPWM波形发生器的设计

正弦脉宽调制（SPWM）手艺在以电压源逆变电路为焦点的电力电子装配中有着普遍的应用,若何发生SPWM脉冲序列及其实现手段是PWM手艺的关头。操作模拟斗劲法,对三角载波与正弦调制波进行斗劲,即可发生SPWM脉冲;操作数字算法和按时逻辑,也可发生SPWM脉冲［5］。今朝已有多种微措置器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）自己集成稀有字化PWM发生电路［3］。模拟体例简单直不美观,但与数字节制孀居口未便,难以知足复杂要求;数字体例结构矫捷,尤

正弦脉宽调制（SPWM）手艺在以电压源逆变电路为焦点的电力电子装配中有着普遍的应用,若何发生SPWM脉冲序列及其实现手段是PWM手艺的关头。操作模拟斗劲法,对三角载波与正弦调制波进行斗劲,即可发生SPWM脉冲;操作数字算法和按时逻辑,也可发生SPWM脉冲［5］。今朝已有多种微措置器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）自己集成稀有字化PWM发生电路［3］。模拟体例简单直不美观,但与数字节制孀居口未便,难以知足复杂要求;数字体例结构矫捷,尤其是微措置器内置了PWM发生器的,使用加倍便利。凡是状况下,微措置器经由过程按时刻断处事轨范发生SPWM脉

基于FPGA的自治型SPWM波形发生器的设计

正弦脉宽调制（SPWM）手艺在以电压源逆变电路为焦点的电力电子装配中有着普遍的应用,若何发生SPWM脉冲序列及其实现手段是PWM手艺的关头。操作模拟斗劲法,对三角载波与正弦调制波进行斗劲,即可发生SPWM脉冲;操作数字算法和按时逻辑,也可发生SPWM脉冲［5］。今朝已有多种微措置器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）自己集成稀有字化PWM发生电路［3］。模拟体例简单直不美观,但与数字节制孀居口未便,难以知足复杂要求;数字体例结构矫捷,尤

正弦脉宽调制（SPWM）手艺在以电压源逆变电路为焦点的电力电子装配中有着普遍的应用,若何发生SPWM脉冲序列及其实现手段是PWM手艺的关头。操作模拟斗劲法,对三角载波与正弦调制波进行斗劲,即可发生SPWM脉冲;操作数字算法和按时逻辑,也可发生SPWM脉冲［5］。今朝已有多种微措置器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）自己集成稀有字化PWM发生电路［3］。模拟体例简单直不美观,但与数字节制孀居口未便,难以知足复杂要求;数字体例结构矫捷,尤其是微措置器内置了PWM发生器的,使用加倍便利。凡是状况下,微措置器经由过程按时刻断处事轨范发生SPWM脉

课题实训 基于FPGA的多功能波形发生器的设计

一、实训目的

1. 懂得利用FPGA芯片实现多种波形的产生方法 2. 懂得多功能波形发生器的结构组成 3. 懂得一种复杂FPGA电路的设计 二、实训器材

1.EDA实验箱 1台 2.微型计算机 1台 3.MAX＋PLUSII10.2软件 1套 4.下载电缆 1条 三、实训原理

设计一个多功能波形发生器。该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。具体要求如下：

（1）具有产生正弦波、方波、三角波、锯齿波4种周期性波形的功能。 （2）用键盘输入编辑生成上述4种波形（同周期）的线性组合波形。 （3）具有波形存储功能。

（4）输出波形的频率范围为100Hz～200kHz；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。

（5）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。 （6）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。

（7）用键盘或其他输入装置产生

编号：

课程设计说明书

题 目： 基于DDS的信号发生器 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 峰之使者 学 号： 指导教师：

2014年 12 月 21 日

摘 要

随着信息技术的发展，现代电子系统对波形发生器提出了更高的要求。直接数字合成（Direct Digital Synthesize，DDS）是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高，频率变换快等优点。利用键盘输入波形频率，存入单片机，通过单片机控制诺基亚5110液晶屏，让诺基亚5110液晶显示输入频率的大小。再通过单片机控制AD9851，再经过AD9851内部的相位累加器、相位寄存器、正弦查询表、DAC转换器、内部低通滤波器，然后经低通滤波器后，可输出正弦波,外接一个高速比较器，可以输出方波,通过调节一个滑动变阻器，改变方波的占空比，为了克服有线连接繁琐的缺点，利用了无线模块NRF24L