摘 要

电子器件的不断发展越来越多的要求使电子器件的开打越来越难以前行。逐渐产生的FPGA通过其强大的CPLD逻辑门电路的应用不断地扩展使复杂的电路出现了新的转机。在本文中波形发生的关键问题就是如何实现DDS波形发生的技术。我们利用奈奎斯特定理 进行波形的数据计算然后生成可以导入FPGA中成为ROM中的波形数据。由于 晶振和累加器的存在通过累加器不断循环的将N和时钟信号的累加，溢出数据对ROM中的数据进行选择选出不同的波形，同时可以通过键盘进行波形、频率、相位的控制。而产生的波形为数字信号，只有经过D/A转换得到的模拟信号才能为我们所用，但是波形刚刚产生总是存在不完美，经过我们选择的二阶低通滤波器才能输出完整的波形。在此设计中DDS作为控制的主要环节如何实现此环节尤为重要，而利用FPGA的使用摈弃了AD9851的使用，使波形发生的电路更加的简单。在FPGA MAX芯片中寄存器为8位这就要求我们选择的控制字的位数不能超过8位，不过对于FPGA来说可以进行寄存器ROM的外部连接达到级联的目的。最终利用QUARTUSII的仿真得到各个阶段波形的数据。

关键字：DDS FPGA 波形发生

Abstract

With the continuous development of more and more electronic devices are required to make electronic devices play more and more difficult to move forward. The gradual emergence of FPGA through its powerful CPLD logic gate circuit applications continue to expand the complexity of the circuit appears a new turn. The key problem in this paper is how to realize the technology of DDS waveform generation. We use the Nyquist theorem to calculate the waveform data and then generate the waveform data can be imported into ROM FPGA. Due to the existence of crystal and the accumulator through continuous cycle will be the accumulation of N and a clock signal, the data overflow on the ROM data are selected for different waveforms, and can through the keyboard of the waveform, frequency and phase of the control. And waveform generation for digital signal, only through D / a conversion of analog signals to for us to use waveform, yet just there are always not perfect. After we choose the second-order low-pass filter to the output waveform. In this design DDS as the control of the main link how to achieve this link is particularly important, and the use of the use of AD9851 abandoned the use of FPGA, so that the waveform of the circuit is more simple. Register in the MAX FPGA chip is 8 bits which requires us to select the number of control words can not be more than 8, but for FPGA can be carried out on the external connection of the register ROM to achieve the purpose of cascading. Finally using QUARTUSII simulation to get the data of each stage waveform。

Keyword：FPGA DDS Waveform release

目录

Abstract 4

第1章绪论 2

1.1研究目的及其现状 2

1.2波形发生技术发展过程及研究意义 2

1.2.1基本模拟器件方法 2

1.2.2单片集成波形产生器芯片 4

1.3论文研究主要内容 6

第2章直接数字合成技术和现场可编程逻辑器设计 7

2.1主控制系统设计 7

2.2所设计波形优点 10

第3章硬件各模块设计 12

3.1总框图模块设计 12

3.2直接数字合成技术的硬件设计 13

3.2.1相位累加器 13

3.2.2波形数据寄存器ROM 14

3.2.3滤波器设计方案 16

3.2.4调频模块设计 18

3.2.5幅度调制电路设计 18

3.4外部模块设计 19

3.4.1D/A转换电路 19

3.4.2键盘电路设计 21

3.4.3显示模块设计 22

第4章软件系统设计及仿真 24

4.1软件流程设计 24

4.1.1直接数字合成技术实现设计与仿真 24

4.1.2子程序流程图 25

4.2 波形仿真 26

4.2.1 累加器模块仿真图 26

4.2.2 存储器输出正弦波波形仿真图 27

4.2.3 子程序波形图 27

第5章结束语 30

参考文献 31

感谢语 32

附件A 33

第1章绪论

1.1研究目的及其现状

在当今社会电子电气设备无处不在，在进行检测，测试等维护工作和控制，通信等利用领域时三角波，正弦波，方波，锯齿波作为输入，输出信号的使用越来越多，同时在日新月异的科技领域人们对信号种类的要求越来越多，信号的质量要求越来越高。

传统信号发生利用模拟技术产生一定频率的正弦信号，然后对正弦信号进行处理从而输出其他波形。正弦波经过比较器以后可以产生方波而方波经过积分器以后可以变成三角波。因为传统信号仅仅能够单一的产生信号，当需要复杂的波形时就需要及其复杂的电路设计。逐渐的一款新的波形发生器的研发AWG（任意波形发生器）跟传统波形发生器比较能够产生现场所需的任意波形，对存在的任意波形都可以进行模拟，广泛应用于航天，测试，通信，雷达等方向，同时AWG在不同领域的使用又因为其对波形的频率，带宽，杂散度要求的不同在早先的频率合成芯片的波形发生中在芯片出场前便直接将程序烧录进芯片内，当使用者要改变波形时需要改变特定的芯片，所以其灵活性和现场可控制性不高。随着发展FPGA的出现因其快速通道，可现场编辑的特点逐渐的迎合了广大消费者。因此在此我们利用FPGA（现场可编辑逻辑门阵列）进行任意波形发生的设计。

1.2波形发生技术发展过程及研究意义

最初波形发生具有基本模拟器件和单片波形集成产生器等方法，但是目前国内外主要使用的是DDS(直接数字合成技术)，DDS以其可以根据用户调节波形，频率，幅值，以及其高分辨率结构简单的特性被广大用户所接受。现今国内任意波形发生涌现出了一批像南京胜普，北京浦元等一系列公司将波形发生的主频率达到了120WHZ,任意波形频率达到了100KHZ.逐渐在国际中占领了中等水平。但是从国内现有波形发生器的成就跟国外仍旧有很大的差距，研究任意波形发生器有助于打破国外对中国的科技垄断，在电子科技测试输出环境，开创出自己的波形发生器市场。所以此次研究课题为简易波形发生器是存在实际价值和意义的。 对于波形发生的方法具有多种多样，不同的方法各有优缺点总的来说波形发生具有模拟方法的波形发生和数字波形的信号发生。

1.2.1基本模拟器件方法

如果将基本模拟器件以可以发生正弦波为例，依靠自身的自激振荡能够产生正弦波输出电路,其中包括RC振荡电路、LC振荡电路、晶振振荡电路、555振荡电路等。

(1)RC振荡电路