【導讀】基于FPGA的DDS函數波形發(fā)生器的設計。版本日期描述作者。DDS需求分析及總體結構圖設計規(guī)范。總體模塊架構及仿真。D/A轉換電路、濾波電路設計與電路組裝調試。設計綜合與板級調試。設計最終測試及優(yōu)化

　　

【正文】 ut PIN_1 時鐘（ 50MHz） RESET Input PIN_2 復位 低電平復位 EN Input PIN_3 增量使能端 控制 參數的增減 CLK_KEY Input PIN_4 頻率控制字 CLK_OUT Output PIN_5 分頻后頻率輸出 2. 相位控制模塊 P h a s eR E S E TE NC L K _ K E YP H A S E _ I NP H A S E _ O U T[ 8 : 0 ][ 8 : 0 ] 圖表 5：相位控制模塊 表格 3：相位控制模塊端口定義 引腳名稱 類型 編號 功能描述 RESET Input PIN_1 復位 低電平復位 EN Input PIN_2 增量使能端 控制參數的增減 CLK_KEY Input PIN_3 相位控制字 PHASE_IN Input PIN_4 信號數據輸入端 PHASE Output PIN_5 移相后數據輸出 3. 偏移控制 第三章 基于 FPGA 的 DDS的詳細設 計 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 23 頁 S k e w _ YR E S E TE NC L K _ K E YI N _ AO U T[ 8 : 0 ][ 8 : 0 ] 圖表 6：偏移控制模塊 表格 4：偏移控制模塊 端口定義 引腳名稱 類型 編號 功能描述 RESET Input PIN_1 復位 低電平復位 EN Input PIN_2 增量使能端 控制參數的增減 CLK_KEY Input PIN_3 偏移控制字 IN_A Input PIN_4 信號數據輸入端 OUT Output PIN_5 偏移后數據輸出 4. 波幅控制 A m p l i t u d e[ 1 1 : 0 ][ 8 : 0 ]R E S E TE NC L K _ K E YI NO U T 圖表 7：波幅控制模塊 第三章 基于 FPGA 的 DDS的詳細設 計 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 24 頁 表格 5：波幅控制模塊端口定義 引腳名稱 類型 編號 功能描述 RESET Input PIN_1 復位 低電平復位 EN Input PIN_2 增量使能端 控制參數的增減 CLK_KEY Input PIN_3 偏移控制字 IN_A Input PIN_4 信號數據輸入端 OUT Output PIN_5 波幅變化后數據輸出 5. 波形 ROM 定制 圖表 8：正弦波形 ROM 定制 6. 波形數據產生模塊 D D S _ D A T A[ 8 : 0 ][ 3 : 0 ]C L KR E S E TC T R L _ D D SD D S _ D A T A 圖表 9：波形數據產生模塊 表格 6：波形數據產生模塊端口定義 引腳名稱 類型 編號 功能描述 CLK Input PIN_1 波形產生時鐘控制輸入端 RESET Input PIN_2 復位 低電 平復位 CTRL_DDS Input PIN_3 波形輸出類型控制端口 DDS_DATA Output PIN_4 波形數據輸出端口 第三章 基于 FPGA 的 DDS的詳細設 計 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 25 頁 7. 詳細設計總體原理框圖 CTRLC T R L _ D D SR E S E TC L KC L K _ D I VD D S _D A T AE NF R E Q U E N S _D D SS K E W _D D SP H A S E _D D SA M P L I T UD E _ D D SMUXP h a s eS k e w _ YA m p l i t u d eDATAREGD / AD A T A _ O U T 圖表 10：詳細設計總體原理框圖 第四章 DDS設計的驗證與實現 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 26 頁 第四章 DDS 設計的驗證與實現 DDS 設計的仿真 圖表 11： DDS方波產生仿真波形 圖表 12： DDS正弦波產生仿真波形 第四章 DDS設計的驗證與實現 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 27 頁 圖表 13： DDS鋸齒波產生仿真波形 圖表 14： DDS三角波產生仿真波形 第四章 DDS設計的驗證與實現 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 28 頁 DDS 設計的綜合 圖表 15： DDS系統綜合電路網表 DDS 設計結果分析報告 圖表 16： DDS綜合分析報告 DDS 邏輯分 析儀（ Signal Tap II）測試結果 圖表 17：三角波測試 第四章 DDS設計的驗證與實現 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 29 頁 圖表 18：方波測試 圖表 19：正弦波測試 圖表 20：鋸齒波第五章 總結與展望 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 30 頁 第五章 總結與展望 總結 頻率源是電子系統的核心，現代雷達系統、現代通信系統和電子對抗系統對頻率源提出越來越高的要求，因此世界各國都十分重視頻率合成技術的研究。 直接數字頻率合成是 繼直接模擬頻率合成技術和鎖相環(huán)式頻率合成技術之后的第三代頻率合成技術，具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低、頻率穩(wěn)定度高和全數字化等優(yōu)點。本文在前人的基礎上，對直接數字頻率合成技術進行比較深入 的研究，并在理論研究的基礎上進行了基于 FPGA的 DDS信號源的設計和實現。 回顧前面四 章的介紹，可以歸納為以下幾點： 第一、 闡述了本課題的研究背景，分析了頻率合成技術目前的現狀，探討了利用FPGA實現 DDS的意義。 第二、 介紹了利用可編程器件實現 DDS的技術關鍵，包括 DDS的基本理論，系統性能等以及 FPGA的 基礎知識如結構特點、開發(fā)流程、使用工具等。 第三、 介紹了利用現場可編程邏輯門陣列 FPGA實現直接數字頻率合成 (DDS)的原理、電路結構、優(yōu)化方法等。重點介紹 DDS技術在 FPGA中的實現方法 。 第四、 在完成系統的核心部分設計之后，對外圍電路的設計進行了詳細的 設計 討論，并給出合適的方案 ，完成總體設計 。 給出 前期仿真、測試、綜合及資源分析報告。 展望 盡管頻率合成技術已經經歷了大半個世紀的發(fā)展史，但直到今天，人們對它的研究仍然在繼續(xù)。現在，我們可以開發(fā)出輸出頻率高達 1G的 DDS系統，已能滿足絕大多數頻率 源的要求，集成 DDS產品的信噪比也可達到 75dB以上，已達到鎖相頻率合成的一般水平。電子技術的發(fā)展已進入數字時代，模擬信號數字化的方法也是目前一個熱門研究課題，高速 AD、 DA器件在通信、廣播電視等領域的應用越來越廣泛。本次設計完成了軟件仿真和硬件實現，對設計原理和設計結果進行了一定的理論分析，在一定的頻率范圍內設計結果與理論值基本符號，達到了設計指標的要求。限于本人的水平和實現條件，此次設計在頻率穩(wěn)定度、最第五章 總結與展望 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 31 頁 高輸出頻率、降低雜散等方面仍有 很大的改進 空間，今后還需進一步提高。 參考文獻 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 32 頁 參考文獻 [1] 夏宇聞 .復雜電路與系統的 Verilog HDL 設計技術 .北京航天大學出版社 [2] 夏宇聞譯 .verilog HDL 數字設計與綜合 （第二版） .Ｓ mair Palnitkar [3] 杜慧敏 趙全良 .基于 Verilog 的 FPGA 設計基礎 .西安電子科技大學出版社 [4] 張明編 .Verilog HDL 實用教程 .電子科技大學出版社 [5] 田耘 徐文波 .Xilinx FPGA 開發(fā)使用教程 .清華大學出版社 [6] 徐志軍．大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷捌鋺?.電子科技大學出版社 .20xx． 234— 245 [7] 潘松 .黃繼業(yè)． EDA技術與 .20xx． 389394 [8] 黃正瑾． CPLD系統技術入門與應用 .電子工業(yè)出版社 .20xx [9] 黃志偉 .FPGA系統設計與實驗．電子工業(yè)出版社 .20xx [10]Ouartus II User Manual． Altera Corporation． 20xx [11]何元清．電子產品設計 .北京大學出版社 .20xx． 268— 278 [12]童詩白 .華成英．模擬電子技術基礎 (第三版 )．高等教育出版社， 20xx [13]鄧延安．基于 FPGA的數字 化調頻 DDS系統設計： 碩士學位論文 .合肥工業(yè)大學微 電子學與固體電子學專業(yè) .20xx [14]Samuel Micheal Palermo． A MultiBand PhaseLocked Loop Frequency [15]郭立浩．基于 FPGA的直接數字頻率合成器的研究與應用 .碩士學位論文 .西北工業(yè) 大學電路與系統專業(yè) .20xx [16]胡力．基于 DDS的掃頻信號源設計與實現． 碩士學位論文 .南京理工大學機械電子 工程專業(yè) .20xx 致謝 ___________________________________________________________________________________________ 共 30 頁 第 33 頁 致謝 本次設計的工作是在我 的老師 張阿寧 、曾澤倉等 老師的悉心指導下完成的，老師 嚴謹的治學態(tài)度和科學的工作方法 都 給了我極大的影響和幫助，他 們 博學多識 ， 給予我 大量的指導，正是在老 師 們 的諄諄教導下，我不斷克服來自于方方面面的困難， 最終較為順利的完成了本次課題的設計工作 ，在此向我的指導老師致以深沉的敬意和誠摯的謝意 ！ 在此 次也十分感謝杜慧敏老師 對我的幫助，在她的課堂上，我學習到的不僅僅是專業(yè)知識，更是深刻理解了集成電路設計的思想方法在設計中的重要性，她結合自己的科研經歷真正使我感受到了理論與工程實踐的完美結合 。 她的諄諄教導 讓我感受到集成電路設計不僅 僅是一門技術，更是一門藝術！ 也 感謝微電子實驗室為我提供幫助的趙萍老師、 邢立冬和 商世廣老師！ 他們給予了我諸多鼓勵和幫助，有了你們生活更精彩，這里表示衷心的感謝 !