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电子课程设计
------DDS信号发生器合成器
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
指导老师:
2012年12月
直接数字频率合成器(DDS)
设计任务与要求
直接数字频率综合技术,即DDS技术,是一种新型的频率合成技术和信号产生方法。利用EDA技术和FPGA实现直接数字频率合成器DDS的设计。
设计要求:
利用QuartusII软件实验箱实现DDS的设计;
通过实验箱上的开关输入DDS的频率和相位控制字,并能用示波器观察加以验证;
系统具有清零和使能的功能;
DDS中的波形存储器模块用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片中的ROM实现。
总体框图
N位
M
f
图1 DDS总体框图
模块的功能
频率预置和调节电路
不变量K称作相位增量,也叫频率控制字。此模块实现频率控制量的输入。
相位累加器
相位累加器是一个带有累加功能的N位加法器,它以设定的N位频率控制字K作为步长进行线性累加,当其和满时,计数器清零,并进行重新运算,它使输出频率正比于时钟频率和相位增量之积。
相位寄存器
相位寄存器是一个N位的寄存器,它对输入端输入的数据进行寄存,当下一个时钟到来时,输出寄存的数据。
相位
频率控 f 量化
制字K 序列
N位
N位 N位
图2 相位累加器
相位累加器的组成=N位加法器+N位寄存器
相位累加器的作用:在时钟的作用下,进行相位累加
注意:当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出,完成一个周期
的动作。
正弦查找表
正弦查找表ROM是DDS最关键的部分,也是最复杂的部分,设计时首先需对正弦函数进行离散采样,接着将采样的结果放到ROM模块的对应存储单元中,每一位地址对应一个数值,输出为8位。ROM中必须包含完整的正弦采样值,此设计采样256点,而且还要注意避免在按地址读取ROM内容时可能引起的不连续点,避免量化噪音集中于基频的谐波上。
相位量化序列 正弦幅度量化序列
N位 D位
图3 波形存储器
作用:进行波形的相位----幅值转换
原理:
ROM的N位地址
把0° 360°的正弦角度离散成具有2N个样值的序列
ROM的D位数据位
则2N个样值的幅值量化为D位二进制数据
D/A转换器
D/A转换器的作用:把已经合成的正弦波的数字量转换成模拟量。
典型D/A转换器芯片DAC0832:
DAC0832是一个8位D/A转换器。单电源供电,从+5V—+15V均可正常工作。基准电压的范围为正负10V;电流建立时间为1s;CMOS工艺,低功耗,仅20mW。DAC0832转换器芯片为20引脚,双列直插式封装,其引脚排列如图4所示。
1 20
2
18
19 8
17
9
7
6 11
5 12
4
16
15
14
13
3
10
图4 DAC0832引脚图
对各引脚信号说明如下:
▲ DI7—DI0:转换数据输入。
▲ CS:片选信号(输入),低电平有效。
▲ ILE:数据锁存允许信号(输入),高电平有效。
▲ WR1:写信号(输入),低电平有效。
▲ WR2:第2写信号(输入),低电平有效。
▲ XFER:数据传送控制信号(输入),低电平有效。
▲ IOUT1、IOUT2:电流输出1、2,
DAC转换器的特性之一是:Iout1+Iout2=常数
▲ RF
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