基于fpga的波形发生器

《基于fpga的波形发生器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于FPGA的数字波形发生器作者：张清明林杰文方艾指导老师：王彦黄智伟摘要：系统基于FPGA设计，VHDL编程实现。系统集成于一片Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100-PQ208芯片上，核心技术是直接数字频率合成技术，其中包括固定分频器，正弦波合成器，三角波、矩形波、锯齿波发生器，波形选择模块，键盘控制模块，它们输出的8位数据通过D/A转换并经功率放大后即得所需波形，通过改变相位步进可调频率，通过改变D/A电阻网络的基准电压可调幅度。系统的频率范围宽，可从10Hz到10kHz之间

2、等步进调节，最小步进10Hz，幅度和频率精度高。关键字：现场可编程逻辑门阵列直接数字频率合成数模转换Abstract:ThesystemisimplementedbyprogrammedwithVHDLbaseonFPGA.thesystemwhosebasictechniqueisDDFS(DirectDigitalFrequencySynthesis)isintegratedintoaXilinx’sSpartanⅡXC2S100-PQ208FPGAchipthatconsistedofaf

3、requencydivider,asinewavesynthesizer,atriangularwave,rectangularwaveandsawtoothwavegenerator,awaveselectingmoduleandakeyboardmodule.The8-bitoutputdataoftheFPGAareconvertedbyaD/ACandthenamplified.Byalteringthephaseincrement,thefrequencyoftheoutputwave

4、canbechanged.ByalteringthereferencevoltageoftheD/ACresistances,theamplitudeoftheoutputwavecanbeadjusted.Thesystemhasawidefrequencyrangeandisabletostepevenlywiththeminimumof10Hz.Thefrequencyandtheamplitudeareinhighaccuracy.Keywords:FPGADDFSD/AC初稿：Augu

5、st13,2003最后修改：September23,2003目录第一章方案比较与论证……………………………………….31.1总体方案设计………………………………………………….31.2波形数据的产生………………………………………………..31.3频率调节………………………………………………………..31.4幅度调节………………………………………………………..31.5总体设计………………………………………………………..3第二章单元电路设计………………………………………….42.1波形合成器的设

6、计……………………………………………...42.2频率与幅度调节的原理及实现………………………………...42.3波形选择模块与键盘控制模块设计…………………………...52.4FPGA接口与数模转换电路设计………………………………..5第三章软件设计……………………………………………….53.1正弦波合成器设计..…………………………………………….53.2三角波、矩形波、锯齿波发生器…………………………………..63.3波形选择模块………………………………………………..….63.4键盘控制

7、模块………………………………………………...…6第四章系统测试…………………………………………....…..6第五章结论……………………………………………….….....7参考文献…………………………………………….……………7附录…………………………………………………………….…8一、方案比较与论证1.1总体方案设计方案一：采用锁相环锁定频率，稳定度和精确度高，但是频率调节不便且调节范围小，只能得到方波和正弦波，对其它波形需外加整型电路，使得系统复杂。方案二：采用直接数字频率合成，用单片机作

8、为核心控制部件，能达到较高的要求，实现各种波形输出，但受限于运算位数及运算速度，产生的波形往往需通过滤波器才能达到满意效果，并且频率可调范围小，很难得到较高频率。方案三：采用直接数字频率合成，用FPGA器件作为核心控制部件，精度高稳定性好，得到波形平滑，特别是由于FPGA的高速度，能实现较高频率的波形。控制上更方便，可得到较宽频率范围的波形输出，步进小。因此采用方案三。1.2波形数据的产生：方案一：使用VisualC++计算正弦波及指定函数波的N点采样值，然后写入到ROM中待用。方案二：使用Ma