数字移相信号发生器--DDS

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'数字移相信号发生器--DDS'
河南科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称 现代电子系统课程设计 题 目 数字移相信号发生器设计 学 院 电子信息工程学院 班 级 电子信息科学与技术074班学生姓名 周少华 指导教师 张雷鸣 日 期 2011年1月14日 课程设计任务书(指导教师填写)课程设计名称 现代电子系统课程设计 学生姓名 周少华专业班级 电信科074 设计题目 数字移相信号发生器设计 一、 课程设计目的掌握数字移相信号发生器的工作原理和设计方法;掌握DDS技术的工作原理;掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法;了解基于FPGA的电子系统的设计方法。二、 设计内容、技术条件和要求基于DDS技术利用VHDL设计并制作一个数字式移相信号发生器。(1)基本要求: a.频率范围:1Hz~4kHz,频率步进为1Hz,输出频率可预置。 b.A、B两路正弦信号输出,10位输出数据宽度c.相位差范围为0~359°,步进为1.4°,相位差值可预置。 d.数字显示预置的频率(10进制)、相位差值。(2)发挥部分a.修改设计,增加幅度控制电路(如可以用一乘法器控制输出幅度)。b.输出幅度峰峰值0.1~3.0V,步距0.1Vc.其它。三、 时间进度安排布置课题和讲解:1天 查阅资料、设计:4天实验:3天 撰写报告:2天四、 主要参考文献何小艇 《电子系统设计》 浙江大学出版社 2008.1潘松 黄继业 《EDA技术实用教程》 科学出版社 2006.10王勇 《EDA》实验指导书 电工电子实验教学中心 2006.8指导教师签字: 2010年 12月 14日- 18 -现代电子系统设计课程设计说明书摘 要 随着现代电子测量技术的发展,能够产生各种波形信号的数字式信号发生器的应用越来越广泛,但是大部分低成本的信号发生器的输出频率不稳定,相位噪声大等缺点,限制了其使用范围,实现信号发生器的方案有很多种,本文介绍了一种以DDS为基本单元的数字移相信号发生器的设计方法,将模拟信号数字化,经过移相后再还原成模拟信号。本系统以EDA为工具,采用VHDL语言,基于FPGA实现,用FPGA实现DDS系统设计,一方面可得到较高的工作频率,另一方面由于FPGA具有良好的系统结构可重配置特性,且有功能强大的开发软件和许多软、硬IP核,使得设计更灵活,修改更方便,升级更快捷,因此基于FPGA的系统设计将得到更广泛的应用。 在本文中,我们设计的DDS移相信号发生器主要分为如下几个部分:l 时钟模块:要想输出信号频率精确,首先应保证系统工作时钟的稳定可靠,本模块就是对输入的时钟进行处理来产生一个频率精确的时钟信号。其外部时钟可有实验箱提供。l 频率、相位预置模块:该模块主要用来实现两个功能,一是预置信号输出频率、相位,二是将预置的频率、相位值以十进制显示出来。其硬件主要有按键和数码管组成。l 控制模块:控制模块有相位控制和频率控制两部分组成,实现控制字到对波形频率和相位的转化。 l 波形产生模块:本模块是将预置后的信号数字量转化为最终的模拟输出信号。主要有存放波形的ROM和两片高速D/A组成。关键词:信号发生器、频率、移相、VHDL、FPGA、DDS 目 录一. 任务解析·················································3 1.1确定系统时钟fs和ROM大小····························3 1.2确定加法器位数········································3 1.2.1 频率加法器·······································3 1.2.2 相位加法器·······································3 1.3设计核心··············································4 1.4原理框图··············································4二. 系统方案论证·············································4 2.1总体方案与比较论证····································4 2.2系统原理与机构········································6 2.2.1主要芯片选型·····································6 2.2.2系统结构·········································6三. 时钟模块设计·············································73.1方案论证··············································73.2方案选择··············································8四. 预置模块设计·············································94.1方案论证··············································94.2方案选择··············································94.3方案实现··············································9五. 控制模块设计·············································115.1 22位频率加法器·······································115.2 10位相位加法器·······································11六. 波形产生模块·············································12七. 顶层文件及仿真···········································12八.总结··································
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