DDS波形发生器设计思路

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

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

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—

波形发生器的设计

1选题背景

波形发生器又名信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用。如今作为电子系统心脏的信号源的性能很大程度上决定了电子设备和系统的性能的提高，因此随着电子技术的不断发展，现今对信号源的频率稳定度、频谱纯度和频率范围以及信号波形的形状提出越来越高的挑战。

1.1指导思想

利用NE555勾成多谐振荡器产生方波，根据LM324输出的锯齿波分别通入低通滤波器和高通滤波器就可以输出正弦波I、正弦波U。

1.2方案论证

方案一：使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波，通过锯齿波发生电路产生锯齿波，然后通过一个f H =10KHz的低通滤波器，通过滤波产生一次，8KHz到10KHZ的正弦波，然后再让锯齿波通过一个24KHz~30KHZ勺带通滤波器，输出三次正弦波。其中滤出三次谐波的理论依据是，由于锯齿波是一个关于t的周期函数，并且满足狄里赫莱条件：在

一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积。

方案二：使用功放构成文森桥式震荡电路，产生出8KHz~10KHz的正弦波。接着是

用NE555芯片，搭建出施密特触

课程

目录

设计

一、设计要求------------------------------------------------2 二、设计的作用与目的------------------------------------2 三、波形发生器的设计------------------------------------3

1、函数波形发生器原理和总方案设计-------------------3 2、方案选择及单元电路的设计---------------------------5 3、仿真与分析----------------------------------------------9 4、PCB版电路制作-----------------------------------------13

四、心得体会-----------------------------------------------15 五、参考文献-----------------------------------------------16 附录

1

课程设计

波形发生器的设计电路

函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函

设计题目：简易波形发生器设计 设计目的：用单片机产生各种波形及改变波形频率 设计目标：设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节 任务下达时间：2010年3月1日 任务完成时间：2010年3月11日 指导教师评语：

年 月 日 设计成绩：

摘要：单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulator， PWM）、监视定时器（Watch Dog Timer，WDT）等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也称为微控制器（Micro Controller）。

关键词：中央处理器；随机存储器；只读存储器

黑龙江科技学院 计算机科学与技术2007级控制

波形发生器设计报告

目 录

1.波形发生器技术参数.................................................................................................................. 1

2.波形发生器功能规划.................................................................................................................. 1

3.方案设计...................................................................................................................................... 2 3.1 硬件方案设计..........................................................................................................

郑州轻工业学院

电子技术课程设计

题 目 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系）指导教师 完成时间

简易波形产生器 自动化 电气信息工程学院 2012年06月 24日

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目 简易波形产生器

专业 学号 姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容

1．阅读相关科技文献。 2．学习protel软件的使用。 3．学会整理和总结设计文档报告。 4．学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求

1. 要求电路能够产生正弦波、方波和三角波三种波形。 2. 要求电路能够调节输出波形的频率，范围自定。 3. 要求电路能够显示输出波形的类型。

主要参考资料

1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月

2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月 3．王澄非，电路与数字逻辑设

郑州轻工业学院

电子技术课程设计

题 目 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系）指导教师 完成时间

简易波形产生器 自动化 电气信息工程学院 2012年06月 24日

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目 简易波形产生器

专业 学号 姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容

1．阅读相关科技文献。 2．学习protel软件的使用。 3．学会整理和总结设计文档报告。 4．学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求

1. 要求电路能够产生正弦波、方波和三角波三种波形。 2. 要求电路能够调节输出波形的频率，范围自定。 3. 要求电路能够显示输出波形的类型。

主要参考资料

1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月

2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月 3．王澄非，电路与数字逻辑设