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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

本次设计的目的是设计一个基于fpga的多波形信号发生器，要求输出多种高质量的波形，并且能够对波形进行控制。

随着人们步入21世纪，人们正大步跨入信息时代。因此，功能更强，运算速度更快，体积更小，功耗更低，精度更高成为现代通信的发展方向。与此同时，现场可编程门阵列在速度、集成度以及功能上满足通信系统的这些要求。而且电子系统的集成化，不仅可以让系统的体积小、减轻重量，降低功耗更可以使系统的可靠性得到大大的提高。波形信号发生器就是一种信号源，是目前使用的最普遍、最广泛的电子仪器之一。无论是在科研、生产亦或是教学上，波形信号发生器都是电子工程师进行信号实验的必不可少的工具。鉴于传统波形发生器的种种不足之处，越来越不能够满足现代电子测量的需要，因此，研究操作便利，具有高质量输出波形，输出频率稳定且分辨率高等优点的多波形信号发生器十分有必要，并且具有重大的意义。

2. 研究的基本内容

在本次设计中，以fpga为核心，外加da转换电路、数码管显示电路、时钟晶振电路、滤波电路、程序烧写电路以及电源电路等部分组成，利用的原理为dds合成技术。

直接数字频率合成器(ddfs)由相位累加器，只读存贮器(rom)，数模变换器(dac)及平滑滤波器组成。在参考源时钟的控制下，当每来一个参考时钟，累加器就把频率控制字fw与寄存器输出的值进行累加，将相加后的结果再输入到寄存器输入端中，而累加寄存器就将在上一个参考时钟作用时产生的数据通过反馈的方式输送到累加器中。这样，在时钟的作用下，就可以不停的对频率控制字进行累加。此时，用相位累加器输出的数据作为地址在波形存储器中通过查找地址所对应的幅值表，就可以完成其从相位到幅值之间的转化。rom的输出送dac，产生正弦形的阶梯波，最后经低通滤器平滑得到所需频率的波形。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

信号发生器的设计利用的时频率合成技术，并选取了最新的直接数字频率合成器，主要过程时：在参考源时钟的控制下，相位累加器依据数字指令，产生以数字方式逼近的线性增加的相位函数。相位累加器的输出送到rom的查询表中，把相位码转换为正弦波形的幅度码。rom的输出送dac，产生正弦形的阶梯波，最后经低通滤器平滑得到所需频率的波形。

本次设计过程首先是了解dds的原理，以及fpga的功能。接着，将完成信号发生的系统整体流程图，分别选择芯片再得到方案，然后设计出原理图并根据原理图进行pcb板的绘制，同时利用quartusⅡ进行软件编写，最后进行实物的调试。

最终的多波形发生器达到以下功能：

4. 参考文献

1. 潘志浪. 基于fpga的dds信号源的设计[d]. 武汉理工大学, 2007.

2. 王彬. 基于fpga的直接数字式频率合成器dds的设计[d]. 安徽理工大学, 2012.

3. .高野军, 武福存. 基于国产fpga及dac的任意波形发生器的设计[j]. 计算机测量与控制, 2017, 25(8):304-308.