EDA技术与VHDL课程设计-基于DDS移相信号发生器

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1、EDA 技术与 VHDL 课程设计 1 移相信号发生器移相信号发生器 EDA 技术与 VHDL 课程设计 2 摘要 信号发生器又称信号源，在生产生活实践中应用广泛。在我们各电子实验室 是不可少的实验仪器。他能够产生多种波形，如正弦波、三角波、方波、锯齿波 等。并且可以选择输出任意频率、幅度、相位的波形。 本设计是采用 DDS 直接数字频率合成技术来产生各种波形信号， 它具有相对 带宽很宽，频率转换时间极短，频率分辨率很高，输出相位连续，并且很容易实 现频率、相位、幅度的调制。本设计是移相信号发生器具有波形选择，调频、调 相、调幅的功能。 关键字 DDS 调频 调相 调幅 正弦波 三角波 方波

2、锯齿波 EDA 技术与 VHDL 课程设计 3 目录 摘要. 1 目录. 3 第一章 整体设计论述 4 第二章 直接数字频率合成技术（DDS）基本原理 6 2.1 基本原理 . 6 2.2 DDS 的参数确定 7 第三章 单元模块设计及仿真波形 . 8 3.1 正弦波设计模块 . 8 3.2 三角波设计模块 9 3.3 方波产生模块 11 3.4 锯齿波设计模块 12 3.5 整体电路仿真波形 14 第四章 硬件实验结果 15 4.1 引脚锁定 . 15 4.2 硬件测试结果 . 16 第五章 心得与体会 22 第六章 附录. 24 EDA 技术与 VHDL 课程设计 4 第一章 整体设计论述

3、 本设计是基于 DDS 技术（直接数字频率合成技术）设计的一个移相信号发 生器。能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波四种周期性波形。具有选择波形 类别、调频、调相、调幅的功能。设计利用 EDA 硬件在嵌入式逻辑分析仪 （SingnalTap II）进行采样分析。 本设计输出有两路信号标准信号 pout_h （13 位） 及移相信号 fout_h （13 位） 。 频率由 8 位的频率控制字 fword_h控制， 控制其取点的步距， 最大范围 0255 倍， 频率控制字越大频率越大。相位由 8 位的相位控制字 pword_h 控制，最大范围 0255，控制他的起始值，相位控制字越大初相越大。幅度

4、由十位乘法器一 4 位 乘数 ss 所以可以最大增大 16 倍，ss 值越大幅度越大。波形类型的选择采用 2 位 的位选 sel来确定当 sel=00 时输出正弦波这时可以对正弦波进行调频，调相，调 幅，当 sel=01 时输出三角波，当 sel=10 时输出方波，当 sel=11 时输出锯齿波。 这里利用按键 Q2、Q4 来控制波形选择。Q4 接高位。同时电路还设计了复位功 能低电平复位，将键 Q1 按下就复位输出为 0。 设计框图如下： 波形产生原理：1、正弦波原理 采用 dds 技术，包括基准时钟、相位增量 寄存器、相位累加器、波形存储器，乘法器等模块。正弦波将采集的 1024 点波 形

5、数据预先存在 ROM 单元中，然后在系统标准时钟 clk 下，按照一定的顺序从 定制的 ROM 单元中读取数据。用频率控制字来控制地址间隔，从而改变频率。 用相位控制字来控制初始地址从而控制相位。 通过在波形存储器后接乘法器来控 制幅度。 2、三角波原理 连续加运算到一定值，然后连续进行减运算回到原值，这 样反复就是三角波。他通过改变加的数 fword 的值来改变频率。通过对初值置一 个数 pword 来改变相位。进行相位累加来产生波形。通过对输出的数做乘法来改 变幅度。 3、 方波原理 输出高电平一段时间在让其输出低电平一段时间就可以产生 方波了。 改变计数间隔可以改变频率。 与三角波一样通

6、过置数在进行加法来调相。 调幅与三角波一样。 EDA 技术与 VHDL 课程设计 5 4、锯齿波原理 连续加一个数到一定值，然后置 0，可以得到一锯齿波。调频，调相， 调幅的方法与三角波一样。 程序见附录 EDA 技术与 VHDL 课程设计 6 第二章第二章 直接数字频率合成技术（DDS）基本原理 DDS 技术，是一种新型的频率合成技术和信号产生方法。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，并且在改变时能够保持相位 的连续，很容易实现频率、相位、幅度的调制。它是将输出波形的一个完整的周 期、幅度值都顺序地存放在波形存储器中，通过控制相位增量产生频率、相位可 控制的波形。 2.1 基本原理 DDS 电路一般包括基准时钟、相位增量寄存器、相位累加器、波形存储器、 D/A 转换器和低通滤波器（LPF）等模块。 原理框图如下： 相位增量寄存器相位累加器地址寄存器D/A转换顺波形存储器 时钟 滤波器 波形输出 控制数据 相位增量寄存器寄存频率控制数据，相位累加器完成相位累加的功能，波形 存储器存储波形数据的单周期幅值数据， D/A 转换器将数字量形式的波形幅值数 据