基于FPGA和DDS技术的正弦信号发生器设计

2010-08-02 09:49:05来源: 现代电子技术

  0 引言

  1971年,美国学者J. Tierney等人撰写的《A Digital Frequency Synthesizer》一文首次提出了以全数字技术,从相位概念出发直接合成所需波形的一种新合成原理。限于当时的技术,没有得到重视,但随着微电子技术的迅速发展,它以有别于其他频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术的佼佼者,具体体现在相对带宽宽,频率转换时间短,频率分辨率高,输出相位连续,可产生多种调制信号,控制灵活方便。因此,对于正弦信号发生器的设计,可以采用DDS,即直接数字频率合成方案实现。DDS的输出频率是数字可调的,完全能实现频率为1 kHz~10 MHz之间的正弦信号,这是实际应用中产生可调频率正弦信号波形较为理想的方案。实现DDS常用3种技术方案:高性能DDS单片电路的解决方案;低频正弦波DDS单片电路的解决方案;自行设计的基于FPGA芯片的解决方案。虽然有的专用DDS芯片的功能也比较多,但控制方式却是固定的,因此不一定满足用户需求。而基于FPGA则可以根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能,具有良好的实用性。专用DDS芯片由于采用特定的集成工艺,内部数字信号抖动很小,可以输出高质量的模拟信号;利用FPGA也能输出较高质量的信号,虽然达不到专用DDS芯片的水平,但信号精度误差非常小,能满足大多数信号源要求。DDS是本系统的关键技术,在介绍本系统之前,先单独介绍DDS的原理。

  1 DDS电路工作原理

  1.1 DDS的工作原理

  DDS的工作原理是以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波。如图1所示,电路一般包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度/相位转换电路、D/A转换器和低通滤波器(LPF)。频率累加器对输入信号进行累加运算,产生频率控制数据X(frequency data或相位步进量)。相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器级联而成,对代表频率的二进制码进行累加运算,是典型的反馈电路,产生累加结果Y。幅度/相位转换电路实质上是一个波形寄存器,以供查表使用。读出的波形数据送入D/A转换器和低通滤波器转换成符合要求的模拟信号。

DDS的工作原理框图

[1] [2] [3]

关键字:FPGA  DDS  正弦信号发生器  DAC

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0802/article_1261.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
FPGA
DDS
正弦信号发生器
DAC

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved