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摘 要：本文设计了一种基于FPGA和DDS技术的任意波形发生器，并且详细介绍了系统组成。本设计利用VHDL语言完成系统各大模块的硬件描述设计，对硬件结构和工作方式进行重构。在Quartus II 9.0环境中完成了系统的仿真，并在实验室的实验箱上进行了硬件测试，仿真和硬件测试结果表明设计达到预定效果，控制灵活、性能较好，而且系统具有频率范围宽、频率精度较高、相位幅度可调、电路结构简单等优点，也证明了基于FPGA的DDS设计的可靠性和可行性。
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关键词：FPGA；DDS；Quartus II；任意波形发生器
Design of Arbitrary Waveform Generator Based on the FPGA
Abstract: In the paper, the arbitrary waveform generator that based on the FPGA and
DDS technology is designed, and parts of the system are discussed in detail. This design uses VHDL language to finish the design of the system each module of the hardware description by the hardware structure and the working style of refactoring.Completed the simulation of the system in Quartus II 9.0 environment and simulated the hardware test in the laboratory experiment box, simulation and hardware testing results show that the design has reached the expected effect, flexible control, good performance. And the system has a wide range of frequency, high precision of frequency, adjustable phase and amplitude, simple structure of circuit and so on, which also proves the reliability and feasibility of DDS based on the FPGA.
Key words: FPGA; DDS; Quartus II; Arbitrary Waveform Generator
目 录
摘要 1
引言 1
1. 方案论证与比较 2
1.1 波形产生及频率合成模块 2
1.2 幅度控制模块 3
1.3 波形存储模块 4
2. DDS电路工作原理 4
2.1 DDS的结构 4
2.2 DDS的工作原理 5
2.3 DDS的常用参量 6
2.4 DDS的特点 6
3. 系统设计 6
3.1 系统硬件设计 7
3.2 核心控制模块设计 8
3.3 D/A转换模块 10
3.4 滤波控制模块 12
4. 仿真结果及硬件验证 13
4.1 Quartus II波形仿真图 13
4.2 MATLAB中的波形图 15
4.3 硬件验证 19
5. 结束语 19
参考文献 19
致谢 21,4037
基于FPGA的任意波形发生器设计
引言
波形发生器是各种测试和实验中不可或缺的工具，在雷达、控制、通信、测试、控制等领域应用十分广泛[1]。不论是在生产、科研还是教学上，波形发生器都是电子工程师进行信号仿真试验的最佳工具。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段提出了更高的要求，波形发生器已成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发波形发生器具有很大的意义。
在现代电子测量仪器中，任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator，简称AWG)作为最新一类的信号源，正日益受到人们的重视，国内外的许多科研单位和高等院校也纷纷着手研制AWG。但目前使用的AWG大部分是利用分立元件实现的，体积大、可靠性差、准确度低。目前，FPGA的主要发展动向是：随着大规模现场可编程逻辑器件的发展，系统设计进入“片上可编程系统(SOPC)”的新纪元，芯片朝着高密度、低功耗、低压方向挺进；世界各大公司为了扩大市场需求，都在积极扩充其IP库，以便优化的资源可以更好的满足用户的需求，特别是所谓FPGA动态技术的开拓与发展，将进一步推动数字系统设计观念的巨大转变[2]。