测控技术与仪器 毕业论文范文——基于FPGA的信号发生器的设计

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1、基于FPGA的信号发生器的设计摘要信号发生器是一种能产生模拟波形的设备，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。本设计细介绍了基于FPGA的信号源系统的构造及其设计原理。整个系统组成以FPGA芯片为核心，配以必要的外围电路组成。FPGA主要进行初值、时钟分频等，外围电路主要分为波形、频率、幅值选择控制电路和数据转换电路两部分。系统基于模块化设计，QuartusII为主要开发和仿真环境，采用VHDL语言，将软件与硬件设计相结合，该系统通过了软件仿真测试，实物连接输出实验，能够实现方波、正弦波、三角波和直流量等波形信号的输出及控制。关键字：信号发生器F

2、PGAQuartusII第41页共41页TheSignalGeneratorBasedonFPGADesignAbstractSignalgeneratorisakindofequipmentcanproducewaveforms,widelyusedinelectroniccircuits,automaticcontrolandscientifictest,etc.ThisdesignisintroducedbasedonFPGAfinestructureofthesourcesystemandtheprincipleofdesign.Theentir

3、esystemcomposedbytheFPGAchipsforthecore,withthenecessaryoutercircuit.TheinitialfocusonFPGA,clock,outercircuitconsistsoffrequency,amplitudewaveforms;choosethecontrolcircuitandthedatacircuitintwoparts.Systembasedonthemodulardesign,QuartusIIasthemaindevelopmentandsimulationenvironme

4、nt,usingVHDLlanguage,softwareandhardwaredesign,thissystembycombiningthesoftwaresimulationtestandexperiment,andcanrealizeconnectingoutputpulse,sinewaveandflow,trianglestraightastheoutputwaveformsignalandcontrol.Keywords:SignalgeneratorFPGAQuartusII第41页共41页1绪论1.1设计问题的提出随着科学技术的日新月异的

5、发展，各种各样的电子产品也正在逐步向着高精尖技术发展。电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航天航空、国防建设等国民经济的诸多领域中，数字电子技术已经广泛渗透到了人们生活的各个层面，信号发生器[2]是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域[1]。它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。因此，信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的，也是应用最广泛的电子设备之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器[2]。传统通信信号发生器信号的产生使用模拟方法，体积大、设备笨重、成本高、功耗大

6、、可靠性差，且精度不高[3]。为了避免传统通信信号发生器的信号发生技术带来的诸多不便同时随着数字信号处理和集成电路技术的发展，DDS(直接数字频率合成DirectDigitalSynthesizer)技术被广泛的应用到信号发生器的发生和制作当中[4]。但是，为了迎合大部分普通用户以及适应市场需求，绝大多数的DDS集成芯片只能产生传统正弦波、矩形波、三角波等常用周期波形的信号发生器，并且利用DDS集成芯片来产生的信号具有系统不易扩展、输出信号的带宽不易提高、成本高及可靠性低等缺点[5]。FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可

7、编程门阵列)器件具有高速、高可靠性和现场可编程等优点，已应用于数字电路设计、微处理器系统、DSP、通信及ASIC设计等不同的科技领域，因此利用FPGA设计信号发生器具有相当高的优越性和非常广阔的应用前景[6]。基于以上分析，本设计拟在DDS技术工作原理的基础上，利用FPGA的灵活性（现场可编程）来实现信号发生器的产生[7]。这种设计方法不仅可以输出用户需要的任意波形，同时可以通过更改信号发生器与计算机的通信接口来拓展端口地址空间，增加数据位数，提高频率分辨率的精度，增加信号源输出波形种类等各方面性能指标，而且该系统工作稳定、可靠性高、成本低，并具有较好的

8、参考与实用价值[8]。1.2国内外发展现状第41页共41页信号发生器是一种最悠久