基于FPGA的DDS信号发生器的研究

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直接数字频率合成技术DDS(Direct Digital Synthesizer)是从相位的概念出发直接合成所需要波形的一种新理论,近30年来,随着VLSI(超大规模集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、CPLD(复杂可编程器件)等技术的出现以及对DDS理论的进一步研究,DDS技术得到了飞速的发展。本系统基于VHDL语言,在FPGA芯片以及D/A转换电路、滤波电路、幅度放大电路和功率放大电路的支持下,实现了正弦波、方波和三角波的产生、切换、幅度控制、频率控制和显示。本文首先介绍了DDS技术的发展现状,工作原理,频谱分析和技术特点,并且在此基础上,给出了DDS信号发生器系统整体方案设计:以FPGA芯片作为控制中心,通过状态机的方式控制4*4键盘和液晶,并且利用其内部逻辑资源,将键盘输入的数据进行处理,得到频率控制字,再经由象限映射、正弦ROM表等DDS模块产生正弦波、方波和三角波,波形频率由键盘输入频率决定;本系统中采用了8位高速D/A转换芯片将FPGA芯片输出的数字信号转换为模拟信号,经8阶巴特沃斯无源低通滤波器将其模拟信号中的杂散信号滤除后得到平滑的波形,通过幅度放大电路扩大输出波形的幅度范围,由于输出波形频带较宽,本系统中采用了电流反馈放大器,实现了在宽频范围内的幅度放大,最后经过功率放大电路输出波形。本系统完成了基于DDS技术的信号发生系统的硬件电路和软件程序的设计,并且使用Protel DXP软件设计制作了PCB板,通过对本系统的多次现场调试,实验结果表明本系统的设计能够达到预定的要求,本系统所采用的方案是可行和正确的。
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