基于fpga的dds信号源设计与实现

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1、西安工程科技学院学报!"#$%&’"()*!&%+%*,-$.*/0"(1%2*%--$*%234*-%4-&%56-47%"’"20!第89卷第8期!总:;期"899<年=月>"’?89#@"?8!3#A@"?:;"!!!文章编号"B<:BC;D9)!899<"98C98B9C9D基于WRQJ的bb3信号源设计与实现高!琴!姜寿山!魏忠义!西安工程科技学院电子信息学院#陕西西安:B99=;"摘要"利用bb3和WRQJ技术设计一种信号发生器?介绍了该信号发生器的工作原理!设计思路及实现方法?在WRQJ器件上实现了基于bb3技术的信号源"并

2、可通过键盘控制其输出波形的各种参数"频率可控范围为B99KG$B9SKG"频率调节步进为B99KG"频率转换时间为8D%.?关键词"信号源#现场可编程门阵列$WRQJ%#直接数字频率合成$bb3%中图分类号"6@FB=!!文献标识码"J9!引!言实现信号源常用的方法是频率合成法#其中直接数字频率合成法!b*$-4/b*2*/&’W$-_#-%4030%/7-.*.简称bbW3或bb3"#是继直接频率合成法和间接频率合成法之后#随着电子技术的发展迅速崛起的第三&B’代频率合成技术?bb3是一种全数字技术#它从相位概念出发直接合成所需频率?与

3、其他频率合成法相比#具有频率转换时间短#频率分辨率高#相位变化连续#低相位噪声和低漂移#易于集成$调整$实现正交&8’输出等优点?近年来#bb3技术在频率合成$通信$雷达$电子对抗$仪器测试等领域均有广泛的应用?现场可编程门阵列!W*-’5R$"2$&AA&U’-Q&/-J$$&0简称WRQJ"器件具有高速$高可靠性$高集成度和现场可编程等优点#因而已应用于不同的科技领域#如数字电路设计$微处理器系统$b3R$通信及J3YV设计等?为了得到一种电路简单$性能稳定$易于控制的信号发生器#本文基于bb3基本原理#利用WRQJ器件的各种优势#在

4、WRQJ开发工具l#&$/#.2上完成了信号发生器的设计$综合及仿真#并最终在J’/-$&公司V04’"%-系列的WRQJ开发板上验证了设计?B!基于WRQJ的bb3正弦信号源设计正弦信号源主要由基准时钟!+"$bb3频率合成器$bb3控制器$键盘部分$显示部分!]1b"$数(4’模转换器!bJV"和低通滤波器!]RW"组成#如图B所示?通过WRQJ可以实现bb3频率合成器和bb3控制器?B?B!bb3的工作原理bb3由基准时钟+4’$相位图B!正弦信号发生器原理框图!!收稿日期"899DCB8CBD!!通讯作者万方数据"姜寿山!BF

5、D;C"#陕西省渭南市人#西安工程科技学院教授$博士生导师?1CA&*’%2&"_*%::;;!0&7""?4"A?4%第8期!!!!!!!!!!!!基于WRQJ的bb3信号源设计与实现8BB累加器!相位寄存器!相位"幅值查找表#PXS$!数模转换器及低通滤波器组成%其工作原理如图8所示?工作过程是预先在PXS中存入正弦波形的幅度编码%每来一个时钟信号%>位的相位累加器将频率控制字Q与相位寄存器的输出累加%同时%相位寄存器输出序列的高B位去寻址相位"幅值查找表%得到一系列离散的幅度编码#E位幅码$)该幅码经数模转换后得到模拟的阶梯电压%再

6、经低通滤波器平滑后%就可得到所需要的正弦信号)一般将相位累加器!相位寄存器和相位"幅值查找表称为数控振荡器#@VX$?>%频率分辨率为&+"8>%实际最高输出频率取+bb3的输出信号频率为+"#/(Q&+4’"8"#/(+"#/A*%"#/A&H(>+4’N=9N%相对带宽为+"#/A&H"+"#/A*%(8N=9N)B)8!bb3控制器的原理bb3控制器的功能是扫描键盘%将键盘输入值译码显示%并按公式Q(+>""#/N8+4’转化为相应的频率控制字后送给bb3%并兼有系统复位等功能?键盘输入的数据是要求信号源输出信号的频率%控制模

7、块接收到此数据后%通图8!bb3原理框图过查找’输出频率"频率控制字(表%将其转换成相应的频率控制字送给bb3模块%bb3模块就可开始工作?设信号源的输出频率范围为B99KG$B9SKG%可调节的步进频率为B99KG%即可把’输出频率"频率控制字(表拆分成#9?B$9?F$KG!#B$F$KG!#B9$F9$KG!#9?B$9?F$SKG和#B$B9$SKGD个表?当键盘输入数据后%可把此数据按位拆分%作为’输出频率"频率控制字(查找表的地址%并在D个段分别查找各自所对应的频率控制字?最终输入bb3的频率控制字%是从这D个表查出的频

8、率控制字的总和?bb3控制器的原理如图E所示?8!子模块的WRQJ硬件设计及优化8?B!相位累加器与相位寄存器的设计相位累加器的工作速度直接影响到输出信号的最高频率%因此该模块最关键的问题是如