基于fpga的多功能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器-文庫(kù)吧
2024-10-04 14:33 本頁(yè)面
【正文】 ： 可見，時(shí)鐘頻率 fc給定后： ?輸出信號(hào)的頻率取決于頻率控制字 K ?頻率分辨率取決于累加器位數(shù) N ?相位分辨率取決于波形存儲(chǔ)器的地址線位數(shù)L ?幅度量化噪聲取決于波形存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)位字長(zhǎng) D和 D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù) 這樣合成信號(hào)的 3個(gè)參量（ 頻率、相位和幅度 ）便均可由數(shù)字信號(hào)精確控制，從而達(dá)到了全數(shù)字化合成的目的！ DDS的優(yōu)點(diǎn) DDS具有眾多突出優(yōu)點(diǎn)：極高的頻率穩(wěn)定度，極高的頻率分辨率，超高速的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間，變頻相位連續(xù)，相位噪聲低，全數(shù)字自動(dòng)化控制，可以合成任何波形，集成度高，容易實(shí)現(xiàn)小型化。 設(shè)計(jì)方案 ? 該方案采用 FPGA作為中心控制邏輯，由于其具有高速和邏輯單元數(shù)多的特點(diǎn)，因此可以由 FPGA、DAC和 I/V運(yùn)放直接構(gòu)成信號(hào)源發(fā)生器的最小系統(tǒng)。在該方案中通過 FPGA控制 DAC并直接向DAC發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就提高了所需波形的頻率并繞過了通用存儲(chǔ)器讀取速度慢的特點(diǎn)，再加上外部的開關(guān)按鈕就能夠簡(jiǎn)單控制波形切換與頻率選擇。當(dāng)然，為了增加人機(jī)界面的交互性與系統(tǒng)功能，可以在原有的基礎(chǔ)上添加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和LED或 LCD，這樣就能夠通過編程實(shí)現(xiàn)波形的任意性、幅度變化的靈活性。 設(shè)計(jì)方案框圖 函數(shù)發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì) ? 波形發(fā)生器制作過程中用到的硬件有 : 12V的電源、ALTERA公司生產(chǎn)的 FPGA芯片，和以這個(gè)目標(biāo)芯片為核心的核心板，核心板上有穩(wěn)壓管及其供電系統(tǒng)、 50MHZ的晶振。此外所有 IO配置管腳通過插針引出，下載設(shè)計(jì)到目標(biāo)芯片時(shí)用到的并口下載數(shù)據(jù)線；還用到選擇波形、頻率調(diào)節(jié)以及相位調(diào)節(jié)的按鈕。由于這些波形產(chǎn)生都是在FPGA芯片中產(chǎn)生 ,產(chǎn)生的都是數(shù)字信號(hào) ,在時(shí)鐘的控制下控制程序?qū)Σㄐ螖?shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址，由存儲(chǔ)器輸出 8位波形數(shù)據(jù)， 這樣周而復(fù)始地工作。而 FPGA只是數(shù)字信號(hào)處理器，在模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換它是顯得很無(wú)助的。所以在它的輸出端接上一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。所以它由兩部分組成：數(shù)據(jù)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 ? FPGA芯片（數(shù)據(jù)產(chǎn)生） ? 在本次設(shè)計(jì)方案中， FPGA芯片采用 ALTERA公司生產(chǎn)的EPF10K10TC1444型芯片。 ? ALTERA 公司作為全球最大的可編程邏輯器件供應(yīng)商，可提供 MAX7000S(E)、 MAX7000A(AE)、 MAX7000B、FLEX6000A、 FLEX 10KA、 FLEX 10KE 等系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可用于組合邏輯、時(shí)序、算法、雙端口 RAM、FIFO的設(shè)計(jì)。在加上 ALTERA 公司的 MAX+pulsII 集成開發(fā)軟件，集設(shè)計(jì)輸入、處理、校驗(yàn)和器件編程于一體，集成度高，使用方便，大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。 ? MAX EPF10K10TC1444 是一種復(fù)雜可編程邏輯器件，是 144pinPLCC 封裝，另外還有其它類型的管腳和封裝，選擇性強(qiáng)，該 IC 具有以下主要性能： ? （ 1）、嵌入式可編程邏輯器件，提供了集成系統(tǒng)于單個(gè)可編程邏輯器件中的性能； ? （ 2）、高密度：提供 10000~250000
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