全文总字数：3711字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

信号源又称信号发生器或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器的实现方法通常是采用分立元件或单片专用集成芯片，但其频率不高，稳定性较差，且不易调试，开发和使用上都受到较大限制。

现如今，信号源已向小型化，智能化，通用化方向发展。随着可编程逻辑器件(fpga)的不断发展，直接数字式频率合成(dds)技术应用的愈加成熟，以及电子设计自动化技术（eda）都为此奠定了良好的软硬件基础。随着科学技术的发展和测量技术的进步经济的发展，对信号源的要求越来越高，传统的信号发生器大多采用专用芯片或单片机或模拟电路，成本高、控制方式不灵活,已无法满足目前日益发展的数字技术领域科研和教学的需要。但近几年随着fpga和dds技术的快速发展和广泛应用，它具有频率分辨率极高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪声低、可编程、全数字化易于集成、体积小、重量轻、有效的降低成本等优点。

中国已成为全球最大的半导体市场，fppa必将大规模的运用到未来产业界，实现各种简单复杂的数字逻辑。同时，对于熟练掌握fpga开发的工程师的需求也会增多。在现阶段，整个电子行业都亟需能熟练掌握fpga系统设计与应用的人才。因此，基于fpga的信号源设计与实现，对于信号源的未来研究和应用等各方面都有很大的意义。

2. 研究的基本内容

本课题是以基于fpga的dds信号源设计的研究为目的。以fpga开发平台为核心，将各波形的幅值/相位量化数据存储在rom内，按照设定频率，以相应频率控制字k为步进，对相位进行累加，以累加相位值作为地址码读取存放在存储器内的波形数据，经d/a转换和幅度控制、低通滤波即可得到所需波形。本系统采用硬件描述语言verilog，fpga的编程环境为quartus ii。

本课题基于fpga的dds信号发生器，主要满足以下几个要求：

通过编程产生正弦波、方波、三角波信号基波；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本课题采用eda软件quartusii以及fpga芯片的工作原理，通过verilog的编程。本课题利用fpga的内部资源，完成相位累加器、正弦查询表、数模转化器和低通滤波器等模块设计。根据dds信号源工作原理，给出整体电路设计和仿真结果。基于fpga的dds信号发生器与传统的信号发生器相比，不仅成本更低，操作更加灵活，而且系统开发趋于软件化、自定义化。

系统工作原理：系统以dds为核心，dds由频率控制字k、相位累加器、相位寄存器、波形存储器(rom)、数模转换器和低通滤波器组成，其工作原理如下图1所示。

图1 dds原理图

4. 参考文献

[1]周梦然. cpld/fpga的开发与应用[m]. 北京：中国矿业大学出版社，2007.

[2]黄智伟等. fpga系统设计与实践[m]. 北京：电子工业出版社，2005.

[3]潘松. eda技术实用教程（第三版）[m]. 北京：科学出版社，2006.