《任意波形信号发生器》.pdf

中国科技论文在线 基于FPGA的任意波形发生器的设计 佟川，梁颖* （江苏省徐州市中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏 徐州 221008） 摘要：在电子工程测试中，常常需要一些复杂的、具有特殊性质的信号，要求其波形可任意 产生，频率方便可调。结合实际需要，本文设计了一种基于FPGA的任意波形发生器(AWG)。 任意波形发生器波形数据由上位机生成，通过串口发送到 FPGA 内部双口 RAM 中。FPGA利用 DDS(直接数字频率合成)技术进行波形重建，将波形数据送入DA 转换电路进行转换、滤波后 得到所要的任意波形。该设计能够产生常见的正弦波、方波、三角波、锯齿波以及由鼠标取 点绘制的任意波形，信号频率范围为 1Hz~50KHz，分辨率小于 1Hz，较好地实现了任意波形 发生器的功能。 关键词：直接数字频率合成；任意波形发生器；现场可编程门阵列 中图分类号：TN98 Design of an arbitrary waveform generator based on FPGA Tong Chuan, Liang Ying (School of Information and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, JiangSu Xuzhou 221008) Abstract: Test equipment applications require some complex signals or signals used for special purpose. It is also required that the waveform can be easily changed as well as the frequency can be controlled. This paper describes a design of an arbitrary waveform generator (AWG) based on FPGA. The wave data is generated and downloaded by PC software. The design uses a FPGA to output the wave data. The constructed waveform is converted to an analog signal using a digital-to-analog converter (DAC), finally it is smoothed through a filter. Frequency of the AWG ranges from 0.745Hz to 50KHz, precision is 0.745Hz. In a word, this design has realized the basic functions of an arbitrary waveform generator. Keywords:DDS;FPGA;AWG 0 引言 电子电路运行在实际的工作环境中，由于各种干扰和响应的存在，电路中往往会产生各 种信号缺陷和瞬变信号[1]，例如过脉冲、尖峰、阻尼瞬变、频率突变等，这些情况的发生， 如在电路设计之初没有考虑进去，有的将会产生灾难性后果。利用任意波形发生器(AWG) 可以确认电路对各种状况敏感的程度，以避免不必要的损失。 任意波形发生器目前主要有两种实现方法：一种是传统的任意波形发生器，但是由于采 用的是模拟和模数混合的方法，限制了其频率稳定度，并且系统比较复杂；另一种是基于直 接数字频率合成（DDS ）技术的任意波形发生器，采用这种技术的AWG 具有很高的频率分 辨率和快速的输出频率转换能力，并且输出频率范围宽[2] 。DDS 技术是一种先进的频率合成 技术，它的实现依赖于高速、高性能的数字器件，其优点是易于程控、相位连续、输出频率 稳定度高、分辨率高等。现场可编程门阵列(FPGA) 以其速度高、规模大、可编程以及有强 大EDA 软件支持等特性，十分适合实现DDS 技术[3] 。基于