在如今电子信息时代,信号源已经在测试领域占据非常重要的地位,正朝着小型化、高速化的方向发展。任意波形发生器(AWG)就是典型的信号源,作为常见的测试测量设备,任意波形发生器经过几代发展,由最初的复杂模拟振荡电路逐渐改进到现在的简单数字化电路。如今的任意波形发生器不再仅仅输出简单的正弦波、矩形波等标准波形,更多的是应用于模拟仿真输出一些非常规的波形信号以及用户所需要的自定义任意波形。任意波形发生器能够产生多种波形信号,被普遍应用在测试仿真、军用设备、航天探索、医疗仪器等领域,为科学技术的提高做出了巨大的贡献。现有市场中任意波形发生器的结构形式有台式仪器和总线类板卡式虚拟仪器。本论文以实际研究项目为背景,设计的基于PXI总线3U单通道任意波形发生器模块,因PXI总线接口小型化的特点,故属于总线类板卡式虚拟仪器。设计中搭建上位机+PXI总线+现场可编程门阵列+随机存储器+高速数模转换器架构,对直接数字频率合成(DDS)技术实现的方法分析,提出利用FPGA完成DDS技术设计的方案,实现正弦波等标准波及自定义任意波的输出,并采用对同等大小的存储器容量空间,改变波形存储的方法,从而提高输出波形的性能。本论文首先叙述任意波形发生器和DDS技术的发展概况及PXI总线技术在任意波形发生器领域的重要性,并介绍国内外对任意波形发生器产品的研究现状;然后根据实际设计要求和对关键技术的可行性分析,确定DDS技术实现方案和任意波形发生器总体设计方案,选取合适芯片设计硬件电路原理图并制作电路板;接下来对FPGA底层各数字电路模块逻辑设计,实现各模块功能;对DDS杂散性进行了深入研究,在此基础上,采用减弱输出波形杂散性的方案,对输出波形毛刺现象分析,给出消除毛刺的解决方法;最后建立系统测试平台,从硬件测试,系统输出的波形种类、波形幅值、波形频率等方面测试模块,对模块的稳定性分析测试,验证设计的准确性和实用性。本课题的优势和特点主要是实现了仪器的虚拟化,小型化,并利用国产的FPGA芯片和国产DAC芯片B9726实现设计,不但可以在实现相同功能的前提下降低开发成本,更重要的是可以减轻对国外相关产品的依赖性。本文利用Verilog HDL对下位机FPGA内部逻辑设计,搭配仿真软件modelsim和逻辑分析仪chipscope的在线调试完成任意波形发生器的功能验证,利用示波器对产生的实时任意波形采集分析。经过仿真验证和实际波形信号测试,结果基本满足预期设定指标。