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1、第9卷第1期无锡职业技术学院学报Vol19No112010年2月JOURNALOFWUXIINSTITUTEOFTECHNOLOGYFeb12010DDS信号发生器的设计1,21陈慧,云乃彰(1.南京航空航天大学,江苏南京210016;2.无锡职业技术学院电子信息技术学院,江苏无锡214121)摘要:利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现直接数字频率合成(DDS)原理以及以DDS为核心的信号发生器的设计,并给出了以单片机80C51为内核的FPGA的设计方案及信号发生器产生的仿真波形。关键词:直接数字频率合成技术(DDS);现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中图分类
2、号:TN911文献标识码:A文章编号:1671-7880(2010)01-0028-04DesignofDDSSignalGenerator1,21CHENHui,YUNNai2zhang(1.NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China;2.ElectricalInformationInstitute,WuxiInstituteofTechnology,Wuxi214121,China)Abstract:Theuseoffieldprogrammablegatearraysfo
3、rdirectdigitalfrequencysynthesisprincipleandwithDDSasthecoreofthesignalgenerator.Designon80C51single2chipmicrocomputerasthecoreoftheFPGAandpresentthesimulationwaveformfromthesignalgenerator.Keywords:directdigitalfrequencysynthesis;fieldprogrammablegatearray作为电子系统必不可少的信号源,在很大程度器,利用其丰富的
4、I/O资源,并行处理数据。并上决定了系统的性能,因而常称之为电子系统的且具有高密度、高速度、多功能、低功耗、设计灵活“心脏”。传统的信号源采用振荡器,只能产生少方便、可无限次反复编程等特点,由FPGA/CPLD数几种波形,自动化程度较低,且仪器体积大,灵活完成信号的产生、频率控制、LED显示等。该方案性与准确度差。而现在要求信号源能产生波形的的系统方框图如图1所示,其优点在于系统结构种类多、频率高,而且还要体积小、可靠性高、操作紧凑,可以实现复杂的测量与控制。灵活、使用方便及可由计算机控制。为此可采用直接数字频率合成(DirectDigitalSynthesis,
5、简称DDS)技术,把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平,并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态,可对输出电平进图1FPGA控制框图行调节,也可输出各种波形。Fig.1FPGAcontrolblockdiagram现在我们又可以采用FPGA/CPLD作为控制收稿日期:2009-12-13作者简介:陈慧(1980—),女,江苏丹阳人,硕士研究生,无锡职业技术学院讲师。第1期陈慧,等:DDS信号发生器的设计29二进制码进行累加运算,产生累加结果Y。相位累1DDS基本工作原理加器是一个典型的反馈电路,见
6、图3。若当前相位一个典型的DDS系统如图2所示,相位累加器累加器的值为∑n,经过一个时钟周期后变为∑n可以在时钟的控制下完成相位的累加;相位/幅度码+1,则满足:转换电路一般由正弦ROM查询表实现;D/A转换∑n+1=∑n+PSW电路,将数字形式的幅度码转换成模拟信号;低通滤由上式可见∑n为一等差数列,不难得出波器将DDS产生的混叠干扰滤除等四部分组成。∑n=nPSW+∑0其中∑0为相位累加器的初始相位值。2.2ROM查找表DDS查询表所存储的数据是每一个相位所对应的二进制数字正弦幅值,在每一个时钟周期内,相位累加器输出序列的高M位对其进行寻址,最图2DDS基本原
7、理框图后的输出为该相位相对应的二进制正弦幅值序列。Fig.2BasicblockdiagramofDDS查找表时即是把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号,以驱动D/A转换电路。DDS技术的基本原理是利用采样定理,通过2.3数模转换器查表法产生波形。它首先对需要产生的波形进行数模转换器的作用是将数字形式的波形幅值采样,将采样值数字化存入存储器作为查找表,然转换成所要求合成频率的模拟形式信号。DAC有后再通过查找表将数据读出,经过D/A转换器转电压和电流输出两种,其输出的信号并不能真正连换成模拟量,把存入的波形重新合成出来。对每一续可变,而是以其绝对分辨率
8、为最小单位
