【正文】 的 90nm 工藝制造，從而將產(chǎn)品成本降低 30%，同時將邏輯密度提升 3 倍。 （ 5）底層嵌入功能單元 這里所說的底層嵌入功能單元指的是那些通用程度較高的嵌入式功能模塊，比如 PLL、DSP、 CPU 等 ,隨著 FPGA 的發(fā)展，這些功能模塊被越來越多的嵌入到 FPGA 內(nèi)部，以滿足不同場合的要求。 （ 4）布線資源 布線資源連通 FPGA 內(nèi)部所有單元，連線的長度和工藝決定著信號在連線上的驅(qū)動能力和傳輸速度。在本文中實現(xiàn)的過程中，塊 RAM 是設(shè)計不可或缺的資源，內(nèi)部 RAM 的使用節(jié)省了片外器件，從而節(jié)省了系統(tǒng)成本 。 （ 3）嵌入式 RAM 塊 大多數(shù) FPGA 都有內(nèi)嵌的塊 RAM（ Block RAM）。每個 LE 包含了一個 4 輸入的查找表（ LUT）、一個帶有同步使能的可編程觸發(fā)器一個進位鏈和一個級聯(lián)鏈。一般來說， FPGA 支持的常見電氣標準有 LVTTL、 LVCOMS、 SSTL、 HSTL、 LVDS、 LVPECL 和 PCI 等。 （ 1）可編程輸入輸出單元 可編程輸入輸出單元（ IOE）是芯片和外界電路的接口部分，完成不同電氣特性下對輸入/輸出信號的驅(qū)動與匹配需要。隨著功耗和成本的進一步降低， FPGA 還將進入更多的應(yīng)用領(lǐng)域。 FPGA 的使用非常靈活，同一片 FPGA 通過不同的編程數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生不同的電路功能。 10 3 DDS 信號發(fā)生器的 FPGA 實現(xiàn) FPGA 及其開發(fā)環(huán)境簡介 現(xiàn)場可編程門陣列（ FPGA）簡介 FPGA(Field Programmable Gate Array)即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在 PAL、 GAL、 EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。 (2)輸出散雜大 由于 DDS 采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，不可避免地引入了散雜。目前市場上采用 CMOS， TTL， EcL，工藝制作的 DDS 芯片，工作頻率一般在幾十MHz 至 400MHz 左右。 (6)其他優(yōu)點 由于 DDS 中幾 乎所有部件都屬于數(shù)字電路，易于集成，功耗低，體積小，重量輕，可靠性高，且易于程控，使用相當靈活，因此性價比極高。另外，只要在 DDS 的 信號 存儲器存放不同 信號 數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)各種 信號 的輸出，如三角波，鋸齒波和矩形波甚至是任意 信號 。 (4)相位變化連續(xù) 改變 DDS 輸出頻率，實際上改變的是 每一個時鐘周期的相位增量，相位函數(shù)的曲線是連續(xù)的，只是在改變頻率的瞬間其頻率發(fā)生了突變，因而保持了信號相位的連續(xù)。只要增加相位累加器的位數(shù) N 即可獲得任意小的頻率分辨率。 DDS 的轉(zhuǎn)換時間可達納微秒級數(shù)量級，比使用其他的頻率合成方法都要短數(shù)個數(shù)量級。因此，頻率時間等于頻率控制字的傳輸時間，也就是一個時鐘周期的時間。 (2)頻率轉(zhuǎn)換時間短 9 DDS 是一個開環(huán)系統(tǒng)，無任何反饋環(huán)節(jié)這種結(jié)構(gòu)使得 DDS 的頻率轉(zhuǎn)換時間極短。由于 DDS 的模塊化結(jié)構(gòu)，其輸出 信號 由 信號 查找表中的數(shù)據(jù)來決定，因此，只需改變查找表中的數(shù)據(jù)，就能很方便地利用 DDS 產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等任意 信號 。由此可以看出，相位累加器在每一個時鐘脈沖輸入時，把頻率控制字累加一次，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號的相位，相位累加器溢出的頻率就是 DDS 的輸出的信號頻率。累加寄存器將加法器在上一個時鐘脈沖作用后所產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個時鐘脈沖的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。這種頻率合成方法可以獲得高精度頻率和相位分辨率、快速頻率轉(zhuǎn)換時間和低相位噪聲的頻率信號，而且結(jié)構(gòu)簡單集成度高。 8 DDS 的原理及性能特點 DDS 的基本原理 DDS 一般由相位累加器、 信號 查找表 、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及低通濾波器組成 ,結(jié)構(gòu)框圖如下圖 1所示。 DDS 可以產(chǎn)生兩路相位嚴格正交的信號，在正交調(diào)制和解調(diào)中的到廣泛應(yīng)用，是一 種 很好的本振源。 除了在儀器中的應(yīng)用外， DDS 在通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)中也有很重要的用途。一些高端的信號發(fā)生器甚至可以產(chǎn)生通訊信 號。它不僅能產(chǎn)生傳統(tǒng)函數(shù)信號發(fā)生器能產(chǎn)生的正弦波、方波、三角波、鋸齒波，還可以產(chǎn)生任意編輯的 信號 。同時都采用了一些優(yōu)化設(shè)計來提高性能。如 AD70OS 可以產(chǎn)生正交調(diào)制信號，而 AD9852 也可以產(chǎn)生 FSK、 PSK、線性調(diào)頻以及幅度調(diào)制的信號。其系統(tǒng)時鐘頻率從 3OMHz 到 300MHz 不等，其中的 AD9858 系統(tǒng)時鐘更是達到了 1GHz。其中以 AD 公司的產(chǎn)品比較有代表性。通過 DDS 這種方法產(chǎn)生任意波是一種簡單、低成本的方法，通過增加 信號 點數(shù)可以使輸出達到很高的精度，這都是其他方法所無法比擬的。 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用 DDS 不僅可以產(chǎn)生正弦波同時也可以產(chǎn)生任意波，這是其他頻率合成方式所沒有的 。頻譜純度是衡量頻率合成器質(zhì)量的一個重要指標。 （ 5）頻譜純度頻率合成技術(shù)中常常提到的一個指標就是頻譜純度，頻譜純度以雜散 分量和相位噪聲來衡量。 （ 4）頻率切換時間頻率切換時間指頻率合成器輸出頻率由一個頻率點切換到另一個頻率點并達到穩(wěn)定工作所需的時間。 （ 3）頻率分辨率頻率合成器的輸出頻譜通常是不連續(xù)的。綜合來看，衡量頻率合成器的主要性能指標有： （ 1）輸出頻率范圍指的是輸出的最小頻率和最大頻率之間的變化范圍。依據(jù)頻率合成原理制成的頻率源稱為頻率合成器。 頻率合成技術(shù)的技術(shù)指標 頻率合成技術(shù)是指以一個或者多個高精確度和高穩(wěn)定度的頻率參考信號源為基準，在某一頻段內(nèi)，綜合產(chǎn)生多個工作頻率點的技術(shù)。 直接式頻率合成的輸出信號有相干和非相干兩種，可達微秒、亞微秒級的頻率切換速度直接式頻率合成技術(shù)的主要特色，相噪低也是它的優(yōu)點。 鎖相環(huán)合成法通過鎖相環(huán)完成頻率的加、減、乘、除運算。直接頻率合成中，基準信號通過脈沖形成電路，產(chǎn)生諧波豐富的窄脈沖。 (2)輸出量化位數(shù)： 8 位 (3) 輸出頻率≤ 2MHz 6 2 DDS 信號 發(fā)生器理論介紹 頻率合成技術(shù) 頻率合成技術(shù)的分類 目前頻率合成主要有三種方法 ： 直接模擬合成法 (Direct simulation Frequeneysynthesis)、鎖相環(huán)合成法 (Phaselocked loop Frequeneysynthesis)和直接數(shù)字合成法 (Direet Digital Frequeney Synthesis)。 4. 本次設(shè)計要求利用 FPGA 設(shè)計 DDS 信號 發(fā)生器，利用 Quartus II 和 Modelsim 軟件對 信號 發(fā)生器進行電路設(shè)計功能仿真，并對仿真結(jié) 果進行分析?？梢?，為適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展和市場要求，研究制作高性能的任意信號發(fā)生器十分有必要，而且意義重大。 研究 信號 發(fā)生器的目的及意義 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電子測量工作對信號發(fā)生器的性能提出了更高的要求，不僅要求能產(chǎn)生正弦波、方波等信號，還能根 據(jù)需要產(chǎn)生任意信號，且操作方便，輸出信號質(zhì)量好，輸出頻率范圍寬，出頻率穩(wěn)定度、準確度及分辨率高，頻率轉(zhuǎn)換速度快且頻率轉(zhuǎn)換時輸出信號相位連續(xù)等。 HP8770A 實際上也只能產(chǎn)生 8 種 信號 ，而且價格昂貴。這時期的 信號 發(fā)生器多以軟件為主，實質(zhì)是采用微處理器對 DAC 的程序控制，就可以得到各種簡單的 信號 。 在 70 年代前， 信號 發(fā)生器多采用 模擬電子技術(shù)，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價格貴、功耗大等缺點，并且要產(chǎn)生較為復雜的信號 信號 ，則電路結(jié)構(gòu)非常復雜。 國內(nèi)外 信號 發(fā)生器發(fā)展現(xiàn)狀 信號 發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀 信號 發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標準信號和用戶定義信號，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復性和易操作性的電子儀器。信號 發(fā)生器即通常所說的信號發(fā)生器是一種常用的信號源，和示波器、電壓表、頻率計等儀器一樣是最普遍、最基本也是應(yīng)用最廣泛的的電子儀器之一，幾乎所有電參量的測量都要用到 信號 發(fā)生器。近 30 年來，隨著超大規(guī) 模集成、現(xiàn)場可編程門陣列 (Field Programmable Gate Array)、復雜可編程器件 (Complex programmable Logic Device)等技術(shù)的出現(xiàn)以及對 DDS 理論上的進一步探討，使得 DDS 技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DSPBulider；畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 1 目錄 1 緒論 ............................................................... 4 設(shè)計 背景 ............................................................. 4 國內(nèi)外 信號 發(fā)生器發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................. 4 信號 發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................... 4 研究 信號 發(fā)生器的目的及意義 ....