FPGA方面DD的S信号源设计(附程序电路图).doc

FPGA方面DDS信号源设计(附程序电路图) 摘 要 本设计结合了EDA技术和直接数字频率合成阐述了DDS技术的工作原理、电路结构，及设现场可编程门阵列直接数字频率合成ABSTRACT The design that combines EDA technology and Direct Digital Synthesis (DDS) technology. EDA technology is the design of modern electronic technology at the core, DDS technology is the most advanced frequency synthesizer technology ,The paper introduced the EDA technology-related knowledge, and elaborated on the DDS technology principle, circuit structure, and design ideas and methods. Keywords：Direct Digital Synthesis；EDA  目录 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 引 言 1 第2章 设计要求和方案论证 2 2.1 设计要求 2 2.2 方案确定 2 第3章 DDS基本原理 3 3.1频率合成技术概述 3 3.2直接数字频率合成技术（DDS）基本原理 4 3.2.1 直接数字频率合成的基本结构 4 3.3 DDS的技术特点 6 3.3.1 DDS的优点 6 3.3.2 DDS的缺点 6 3.3.3 DDS性能分析 7 第4章 EDA技术 9 4.1 EDA技术及其发展 9 4.2 硬件描述语言VHDL 10 4.2.1 VHDL简介 10 4.2.2 VHDL的主要优点 11 4.3 现场可编程逻辑（FPGA）器件 11 4.3.1 引言 11 4.3.2 FPGA的组成及其应用特点 12 4.3.3 Altera的FLEX10 K器件 12 4.4 EDA工具MAXPLUSⅡ 14 第5章 基于FPGA的DDS信号源设计 16 5.1 总体设计框图 16 5.2 主模块软件设计 16 5.2.1 相位累加器的设计 16 5.2.2 波形ROM的设计 18 5.2.3 频率控制模块的设计 19 5.3 外围硬件设计 22 5.3.1 显示模块 22 5.3.2 D/A转换器 24 5.3.3 滤波及放大电路 27 第6章 结束语 29 致 谢 30 参考文献 31 附录A 信号发生器顶层电路图 32 附录B 源程序清单 33 附录C 总体电路图 50 第1章 引 言 直接数字频率合成(Digital Direct Frequency Synthesis)是一种比较新颖的频率合成方法。这个理论早在20世纪70年代就被提出，它的基本原理就是利用采样定理，通过查表法产生波形。由于硬件技术的限制，DDS技术当时没能得到广泛应用。但是随着大规模集成电路的飞速发展，DDS技术的优越性已逐步显现出来。今天DDS技术凭借其优越的性能已成为现代频率合成技术中的佼佼者，广泛用于接收机本振、信号发生器、仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合跳频无线电通信系统。不少学者认为，DDS是产生信号和频率的一种理想方法，发展前景十分广阔。 基于FPGA的DDS模型是在EDA技术逐步完善的今天才得以建立起来的。EDA技术依靠功能强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、简化、分割、综合、优化和仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路ASIC芯片中，实现即定的电子电路设计功能。EDA技术使得电子电路设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和EDA软件平台来完成对系统硬件功能的实现，极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，节省了设计成本 第2章 设计要求和方案论证 2.1 设计要求 设计一个DDS信号发生器，基本要求如下： 1）能输出正弦波 2）输出频率范围：1KHz-10MHz，频率步进为100HZ 3）频率稳定度优于10，频率可预置。 4）正弦信号负载输出电压峰峰值大于1V 2.2 方案确定 方案一：采用锁相环合成方法。采用该方案设计输出信号的频率可达到超高频甚至微波段，且输出信号频谱纯度较高。由于锁相环技术是一个不间断的负反馈控制过程，所以该系统输出的正弦信号频率可以维持在一个稳定状态，频率稳定度高。但由于它是采取闭环控制的，系统的输出频率改变后，重新达到稳定的时间也比较长。所以锁相环频率合成器要想同时得到较高的频率分辨率和转换率非常困难，