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[摘要]介绍了数字信号源设计的原理，MATLAB的算法原理，并根据相关原理，利用MATLAB构造信号源的模型，对其采样数字化，并通过FPGA把数据给外部DA器件，得到想要频率的正弦模拟信号。
[关键字]信号源，FPGA，MATLAB，D/A
分类号：TN74
引言
信号发生器就是可以产生各种测量信号的来源，它是一种常见的电子仪器，广泛应用于航空航天、国防电子、电力电子、电子设计、生物医疗、机械运动、新型材料、环保等各领域。从信号发生器诞生开始，就在电子测试、电子设计、模拟仿真工作中，扮演着非常重要的角色，极大加快了电子测试与设计工作的效率，并在电子技术和信号仿真应用领域中发挥了巨大的作用。
本次设计采用MATLAB对正选信号进行模拟和采样，得到对应的正选信号的采样点后由FPGA控制外围D/A得到模拟正选信号。本设计对信号发生器的各个模块进行了深入的研究，获得了一些具有实用价值的结论和设计方法。
信号源设计的原理
该信号源的设计是以FPGA为核心控制芯片，用MATLAB做理论仿真，通过FPGA控制的DA芯片而得到模拟信号。系统的机构主要有：FPGA核心控制电路，电平转换电路和D/A转换电路部分。
该信号源的频率是100K赫兹到200K赫兹的线性调频信号，信号的带宽为100K赫兹，先通过MATLAB造出该频段的模拟信号，然后对信号进行采样，采样率设置在2M赫兹，得到一系列的采样点，这些采样点的值会以MIF格式被保存在FPGA中，在FPGA时钟的作用下，把数据并行的给电平转换芯片，把3.3V信号转换为5V信号，5V的数字信号通过A/D芯片输出模拟信号。
系统的结构图如图（1）所示：
图（1）系统的结构图
系统的实现
首先，用MATLAB实现对信号的模拟和采样，得到模拟信号和采样点，MATLAB的模拟和采样程序如下：
f = 100e3；
B = 10e3；
Tsig=0.00015；
fs = 2000e3；
ts = 1/fs；
k = B/Tsig；
omiga = 2*pi*f；
t=0：ts：Tsig-ts；
x =round（sin（omiga.*t+pi*k*t.^2）*125）；
x=x+125；
plot（t，x）；
通过该段程序能得到模拟信号频谱图如图（2）所示：
图（2）模拟信号仿真图
对此信号用2M的采样率进行采样，得到数据点。FPGA的VHDL控制程序如下：
process（clk）
begin
if clk'event and clk='1' then
if counter<49 then
counter<=counter+1；
dout<="11111111"；
led<='1'；
elsif counter<99 then
counter<=counter+1；
dout<="00000000"；
led<='0'；
elsif counter=100 then
counter<=0；
counter<=counter+1；
本设计是把40M的时钟信号进行100分频，得到输出数据的时钟，在时钟的节拍下，每次输出一个数据点。电平转换芯片选用ADG3308，D/A芯片选用TLC7524。
D/A输出的信号通过signal Tap[1]进行采集，其采集图入图（3）所示：
图（3） 信号的采集图
结论
通过对FPGA信号源原理的理解和对电路的设计，成功设计出正选模拟信号的信号源，对模拟信号发生器的设计提供一种简单快捷的思路。
[参考文献]
[1]付家才 《EDA工程实践技术》[M].北京：化学工业出版社，2004；
[关键字]信号源，FPGA，MATLAB，D/A
分类号：TN74
引言
信号发生器就是可以产生各种测量信号的来源，它是一种常见的电子仪器，广泛应用于航空航天、国防电子、电力电子、电子设计、生物医疗、机械运动、新型材料、环保等各领域。从信号发生器诞生开始，就在电子测试、电子设计、模拟仿真工作中，扮演着非常重要的角色，极大加快了电子测试与设计工作的效率，并在电子技术和信号仿真应用领域中发挥了巨大的作用。
本次设计采用MATLAB对正选信号进行模拟和采样，得到对应的正选信号的采样点后由FPGA控制外围D/A得到模拟正选信号。本设计对信号发生器的各个模块进行了深入的研究，获得了一些具有实用价值的结论和设计方法。
信号源设计的原理
该信号源的设计是以FPGA为核心控制芯片，用MATLAB做理论仿真，通过FPGA控制的DA芯片而得到模拟信号。系统的机构主要有：FPGA核心控制电路，电平转换电路和D/A转换电路部分。
该信号源的频率是100K赫兹到200K赫兹的线性调频信号，信号的带宽为100K赫兹，先通过MATLAB造出该频段的模拟信号，然后对信号进行采样，采样率设置在2M赫兹，得到一系列的采样点，这些采样点的值会以MIF格式被保存在FPGA中，在FPGA时钟的作用下，把数据并行的给电平转换芯片，把3.3V信号转换为5V信号，5V的数字信号通过A/D芯片输出模拟信号。
系统的结构图如图（1）所示：
图（1）系统的结构图
系统的实现
首先，用MATLAB实现对信号的模拟和采样，得到模拟信号和采样点，MATLAB的模拟和采样程序如下：
f = 100e3；
B = 10e3；
Tsig=0.00015；
fs = 2000e3；
ts = 1/fs；
k = B/Tsig；
omiga = 2*pi*f；
t=0：ts：Tsig-ts；
x =round（sin（omiga.*t+pi*k*t.^2）*125）；
x=x+125；
plot（t，x）；
通过该段程序能得到模拟信号频谱图如图（2）所示：
图（2）模拟信号仿真图
对此信号用2M的采样率进行采样，得到数据点。FPGA的VHDL控制程序如下：
process（clk）
begin
if clk'event and clk='1' then
if counter<49 then
counter<=counter+1；
dout<="11111111"；
led<='1'；
elsif counter<99 then
counter<=counter+1；
dout<="00000000"；
led<='0'；
elsif counter=100 then
counter<=0；
counter<=counter+1；
本设计是把40M的时钟信号进行100分频，得到输出数据的时钟，在时钟的节拍下，每次输出一个数据点。电平转换芯片选用ADG3308，D/A芯片选用TLC7524。
D/A输出的信号通过signal Tap[1]进行采集，其采集图入图（3）所示：
图（3） 信号的采集图
结论
通过对FPGA信号源原理的理解和对电路的设计，成功设计出正选模拟信号的信号源，对模拟信号发生器的设计提供一种简单快捷的思路。
[参考文献]
[1]付家才 《EDA工程实践技术》[M].北京：化学工业出版社，2004；