EDA课程设计--DDS信号发生器

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1、 1 电子课程设计 -DDS信号发生器合成器 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2012 年 12 月 2 直接数字频率合成器（DDS） 一、 设计任务与要求 直接数字频率综合技术，即 DDS 技术，是一种新型的频率合成技术和信号 产生方法。利用 EDA 技术和 FPGA 实现直接数字频率合成器 DDS 的设计。 设计要求： 1、 利用 QuartusII 软件实验箱实现 DDS 的设计； 2、 通过实验箱上的开关输入 DDS 的频率和相位控制字，并能用示波器观 察加以验证； 3、 系统具有清零和使能的功能； 4、 DDS 中的波形存储器模块用 Altera 公司的 Cyclon

2、e 系列 FPGA 芯片中 的 ROM 实现。 二、 总体框图 N 位 M f 图 1 DDS 总体框图 低 通 滤 波 器 累 加 器 频 率 控 制 字 相 位 寄 存 器 加 法 器 相 位 控 制 字 正 弦 查 找 表 数 模 转 换 器 时 钟 源 3 1、 模块的功能 （1） 频率预置和调节电路 不变量 K 称作相位增量，也叫频率控制字。此模块实现频率控制量的输 入。 （2） 相位累加器 相位累加器是一个带有累加功能的 N 位加法器， 它以设定的 N 位频率控制 字 K 作为步长进行线性累加，当其和满时，计数器清零，并进行重新运算， 它使输出频率正比于时钟频率和相位增量之积。 （

3、3） 相位寄存器 相位寄存器是一个 N 位的寄存器，它对输入端输入的数据进行寄存，当 下一个时钟到来时，输出寄存的数据。 相位 频率控 f 量化 制字 K 序列 N 位 N 位 N 位 图 2 相位累加器 相位累加器的组成=N 位加法器+N 位寄存器 相位累加器的作用：在时钟的作用下，进行相位累加 注意：当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，完成一个周期 的动作。 （4） 正弦查找表 正弦查找表 ROM 是 DDS 最关键的部分，也是最复杂的部分，设计时首先 需对正弦函数进行离散采样，接着将采样的结果放到 ROM 模块的对应存储单 元中，每一位地址对应一个数值，输出为 8 位。ROM 中必须

4、包含完整的正弦 采样值，此设计采样 256 点，而且还要注意避免在按地址读取 ROM 内容时可 能引起的不连续点，避免量化噪音集中于基频的谐波上。 相位量化序列 正弦幅度量化序列 N 位 D 位 图 3 波形存储器 作用：进行波形的相位-幅值转换 原理： ROM 的 N 位地址 把 0 360的正弦角度离散成具有 2N 个样值的序列 加 法 器 寄 存 器 地 数 波 形 ROM 址 据 4 ROM 的 D 位数据位 则 2N 个样值的幅值量化为 D 位二进制数据 （5） D/A 转换器 D/A 转换器的作用：把已经合成的正弦波的数字量转换成模拟量。 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832:

5、 DAC0832 是一个 8 位 D/A 转换器。单电源供电，从+5V+15V 均可正常 工作。基准电压的范围为正负 10V;电流建立时间为 1s；CMOS 工艺，低功耗，仅 20mW。DAC0832 转换器芯片为 20 引脚，双列直插式封装，其引脚排列如图 4 所 示。 1 20 2 18 19 8 17 9 7 6 11 5 12 4 16 15 14 13 3 10 图 4 DAC0832 引脚图 对各引脚信号说明如下： DI7DI0:转换数据输入。 CS:片选信号(输入)，低电平有效。 ILE:数据锁存允许信号（输入） ，高电平有效。 WR1:写信号（输入） ，低电平有效。 WR2:第

6、 2 写信号（输入） ，低电平有效。 XFER：数据传送控制信号（输入） ，低电平有效。 IOUT1、IOUT2:电流输出 1、2， DAC 转换器的特性之一是：Iout1+Iout2=常数 RFB反馈电阻端 VREF:基准电压，其电压可正可负，范围-10V+10V. DGND:数字地 AGND:模拟 （6）低通滤波器 低通滤波器的作用：滤除生成的阶梯正弦波中的高频成分，将其变成光 CS VDD WR1 WR2 ILE XFER VREF DI0 RFB DI1 IOUT1 DI2 IOUT2 DI3 DI4 DI5 DI6 DI7 GND GND 5 滑的正弦波。 2、设计思路 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是 一 种基于全数字技术， 从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。 其电路系统具有较高的频率分辨率，可以实现快速的频率切换（ “Sinrom2