基于FPGA的DDS的移相信号发生器.docVIP

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2025-03-01 发布于云南
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基于FPGA的DDS的移相信号发生器.doc

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TOC\o1-3\h\z\u摘要： I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1引言 1

1.2研发背景及意义 1

1.3DDS技术的发展 2

第2章系统硬件平台及技术原理 3

2.1可编程逻辑器件FPGA介绍 3

2.2硬件描述语言VHDL 4

2.3可编程逻辑器件开发软件QuartusII 5

2.4Modelsim仿真软件 5

2.5DDS技术及原理 6

2.5.1DDS原理 6

2.5.2DDS特点 7

2.6DDS内部结构 8

2.6.1相位累加器 8

2.6.2波形ROM 9

第3章软件设计模块 11

3.1系统模块构造与分析 11

3.1.1系统模块之十位加法器 12

3.1.2系统模块之10位寄存器 12

3.1.3系统模块之32位加法器 13

3.1.4系统模块之32位寄存器 13

3.1.5系统模块之ROM模块 14

3.2基于FPGA的DDS软件顶层结构设计 15

3.3模拟仿真波形 16

第4章硬件连接模块 18

4.1硬件连接 18

4.2D/A转换模块 19

4.3低通滤波器模块 20

4.4波形结果分析 22

结论 25

参考文献 26

致谢 28

基于FPGA的DDS移相信号发生器的设计与制作

摘要：本文介绍了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的DDS（直接数字合成）移相信号发生器设计。该设计以FPGA为核心,采用精确的数字相位累加技术实现高速移相,并通过DAC（数字模拟转换器）将数字信号转换为模拟电压输出。通过将相位累加器实现在FPGA芯片上,减少了外部电路中的元件数量。通过使用查找表,可以更快地计算正弦和余弦值,从而获得更精确的输出信号。在系统开发过程中,采用了Altera公司的Cyclonev系列的FPGA芯片作为波形数据的主控制芯片,使用QuartusII软件并结合VHDL语言作为本次设计的主要工具。该设计具有体积小、功耗低、信号稳定等优点,适合于在通讯、测量等领域中广泛应用。首先,介绍了DDS技术和FPGA技术的相关知识以及研究背景,并对DDS的算法进行了简要说明；然后,详细介绍了该移相信号发生器的硬件电路设计和软件流程设计,包括FPGA内部的寄存器配置、相位累加器的设计以及输出信号的控制等关键技术。通过实际测试数据表明,所设计的移相信号发生器能够满足高精度、大频率范围、低相位噪声等多种应用需求。

关键词：FPGA;DDS;VHDL;相位累加;数字模拟转换器;模拟电压输出

DIGITALPHASE

SHIFTINGGENERATORBASEDONFPGA

Abstract：ThispaperpresentsaDDS(directdigitalsynthesis)phaseshiftingsignalgeneratordesignedonFPGA(fieldprogrammablegatearray).ThedesigntakesFPGAasthecore,adoptsaccuratedigitalphaseaccumulationtechnologytoachievehigh-speedphaseshifting,and

convertdigitalsignalsintoanalogvoltageoutputthroughDAC(Digital-to-AnalogConverter).ByimplementingthephaseaccumulatorontheFPGAchip,thenumberofcomponentsintheexternalcircuitisreduced.Byusingalookuptable,sineandcosinevaluescanbecalculatedfastertoobtainmoreaccurateoutputsignals.Inthesystemdevelopmentprocess,AlterasCycloneVseriesFPGAchipwasusedasthemaincontrolchipforwaveformdata,andQuartusIIsoftwarewasusedandVHDLlang