ＤＤＳ技術(shù)實(shí)現(xiàn)可調(diào)信號發(fā)生器

摘 要：介紹采用DDS技術(shù)、FPGA芯片和D/A轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)一個頻率、相位可控的多種輸出波形信號發(fā)生器。基于Quartus Ⅱ軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并下載至FPGA器件，使用SignalTap Ⅱ嵌入式邏輯分析儀進(jìn)行實(shí)時測試。經(jīng)過軟件仿真和電路測試，輸出波形達(dá)到了技術(shù)要求，能夠滿足多種試驗(yàn)的需要，且性能穩(wěn)定，使用靈活，節(jié)約試驗(yàn)成本。

關(guān)鍵詞：FPGA；信號發(fā)生器；DDS(直接數(shù)字頻率合成器)；SignalTap Ⅱ嵌入式邏輯分析儀

中圖分類號：TN402 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)09-080-03

Variable Signal Generator Based on DDS Technology

HUANG Xuemei，HU Jiansheng，WEI Gonghui，GUI Xiongming

(PLA University of Science Technology，Nanjing，210007，China)

Abstract：This paper introduces using DDS technology，F(xiàn)PGA chip and D/A converter to design a multi-output waveform signal generator in which the frequency and phase are controllable.Based on realization of software design of Quartus II，downloaded to FPGA，using Signal Tap II embedded logic analyzer to do real-time testing.Through software phantom and circuit testing，it can be seen that output waveform reached technological requirements，can meet needs of various experiments，but also with stable performance，flexible application and low cost.

Keywords：FPGA;signal generator;DDS;SignalTap II embedded logic analyzer

信號源作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的重要工具，必須滿足高精度、高速度、高分辨率等要求。正是基于這幾點(diǎn)，本文研究了基于DDS(Direct Digital Synthesis，直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)的可調(diào)信號發(fā)生器。采用DDS方案有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：頻率分辨率高；頻率切換速度快；切換時相位能保持連續(xù)；超寬的頻率范圍；能實(shí)現(xiàn)各種調(diào)制波和任意波形的產(chǎn)生；易于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的設(shè)計(jì)。

本文中利用FPGA，設(shè)計(jì)出基于DDS的信號發(fā)生器，能產(chǎn)生正弦、三角、方波、鋸齒等多種波形及其諧波。將FPGA的配置數(shù)據(jù)保存在AVR單片機(jī)片內(nèi)可編程FLASH ROM中，可擦寫10 000次。并可以根據(jù)實(shí)際情況的需要在波形存儲器(可以在Quartus Ⅱ軟件中定制)中寫入不同的波形數(shù)據(jù)，可以隨時添加，能滿足多種實(shí)驗(yàn)及演示的需要，并且該設(shè)計(jì)成本很低，操作簡潔方便。

1 設(shè)計(jì)原理

直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是根據(jù)相位間隔對正弦信號進(jìn)行取樣，將所得的波形數(shù)據(jù)存儲在定制好的ROM表格中。頻率合成時，相位累加器在參考時鐘的作用下對時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時將累加器輸出的累加相位與頻率控制字K預(yù)置的相位增量相加，以相加后的結(jié)果形成正弦查詢表的地址；……