基于fpga的信號發(fā)生器的設(shè)計

1、第1頁共42頁基于基于FPGAFPGA的信號發(fā)生器的設(shè)計的信號發(fā)生器的設(shè)計摘要信號發(fā)生器是一種能產(chǎn)生模擬波形的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電子電路、自動控制和科學(xué)試驗等領(lǐng)域。本設(shè)計細(xì)介紹了基于FPGA的信號源系統(tǒng)的構(gòu)造及其設(shè)計原理。整個系統(tǒng)組成以FPGA芯片為核心，配以必要的外圍電路組成。FPGA主要進行初值、時鐘分頻等，外圍電路主要分為波形、頻率、幅值選擇控制電路和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路兩部分。系統(tǒng)基于模塊化設(shè)計，QuartusII為主要開發(fā)和仿真環(huán)境，采

2、用VHDL語言，將軟件與硬件設(shè)計相結(jié)合，該系統(tǒng)通過了軟件仿真測試，實物連接輸出實驗，能夠?qū)崿F(xiàn)方波、正弦波、三角波和直流量等波形信號的輸出及控制。關(guān)鍵字：信號發(fā)生器FPGAQuartusII第3頁共42頁1緒論緒論1.11.1設(shè)計問題的提出設(shè)計問題的提出隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異的發(fā)展，各種各樣的電子產(chǎn)品也正在逐步向著高精尖技術(shù)發(fā)展。電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、航天航空、國防建設(shè)等國民經(jīng)濟的諸多領(lǐng)域中，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛滲透到

3、了人們生活的各個層面，信號發(fā)生器[2]是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于電子電路、自動控制和科學(xué)試驗等領(lǐng)域[1]。它是一種為電子測量和計量工作提供符合嚴(yán)格技術(shù)要求的電信號設(shè)備。因此，信號發(fā)生器和示波器、電壓表、頻率計等儀器一樣是最普通、最基本的，也是應(yīng)用最廣泛的電子設(shè)備之一，幾乎所有的電參量的測量都需要用到信號發(fā)生器[2]。傳統(tǒng)通信信號發(fā)生器信號的產(chǎn)生使用模擬方法，體積大、設(shè)備笨重、成本高、功耗大、可靠性差，且精度不高[3]。為了避免傳統(tǒng)通

4、信信號發(fā)生器的信號發(fā)生技術(shù)帶來的諸多不便同時隨著數(shù)字信號處理和集成電路技術(shù)的發(fā)展，DDS(直接數(shù)字頻率合成DirectDigitalSynthesizer)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到信號發(fā)生器的發(fā)生和制作當(dāng)中[4]。但是，為了迎合大部分普通用戶以及適應(yīng)市場需求，絕大多數(shù)的DDS集成芯片只能產(chǎn)生傳統(tǒng)正弦波、矩形波、三角波等常用周期波形的信號發(fā)生器，并且利用DDS集成芯片來產(chǎn)生的信號具有系統(tǒng)不易擴展、輸出信號的帶寬不易提高、成本高及可靠性低等缺點[

5、5]。FPGA(FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)器件具有高速、高可靠性和現(xiàn)場可編程等優(yōu)點，已應(yīng)用于數(shù)字電路設(shè)計、微處理器系統(tǒng)、DSP、通信及ASIC設(shè)計等不同的科技領(lǐng)域，因此利用FPGA設(shè)計信號發(fā)生器具有相當(dāng)高的優(yōu)越性和非常廣闊的應(yīng)用前景[6]。基于以上分析，本設(shè)計擬在DDS技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上，利用FPGA的靈活性（現(xiàn)場可編程）來實現(xiàn)信號發(fā)生器的產(chǎn)生[7]。這種設(shè)計方法不僅可以輸出用戶需要的任意