基于 FPGA 的直接数字频率合成信号发生器(DDS)设计
刘书明 唐艾宾 庄泽标 刘磊
(西安电子科技大学电子工程学院,西安,710071)
摘要: DDS 是从相位的概念出发进行频率合成的一项新型技术.本文简要介绍了 DDS 的工作原理,提出 了一种选用 Altera 公司新发布崭新体系的大容量 Stratix II 系列 FPGA--EP2S60 来实现 DDS 系统的核心部 分的设计方案.并用 Matlab 语言将 QUARTUSⅡ4.0 波形仿真结果转换为波形曲线.实验结果表明,通过各种 优化措施,设计开发的 DDS 系统,达到了预期的目的,具有较高的性价化. 关键词: DDS,FPGA,QUARTUSⅡ4.0,Matlab
The Design of DDS Based on FPGA
Shu ming Liu, Ai bin Tang, Zhe biao Zhuang,Lei Liu
(Xidian University,xi'an city,710071)
Abstract: The DDS(Direct Digital Synthesis) is a new digital frequency synthesis technique based on the concept of phase. This paper presents the work principle of DDS. And by using the big capacity FPGA (Stratix II series) --EP2S60 which is the latest product declared by the Altera company, here brings up a design project to core of the DDS system. And we also use the Matlab language to realize the
convert the data coming out from
QUARTUSⅡ4.0'simulation to wave form. By making use of some optimizing measure, the performance of the DDS system designed comes to our anticipant purpose, finally, the experiment result demonstrate that the proposed method has relatively high cost performance ratio. Key Words: DDS,FPGA,QUARTUSⅡ 4.0,Matlab
1 设计背景
目前各大芯片制造厂商都相继推出采用先进CMOS工艺生产的高性能和多功能的DDS芯片 (其中应用较为广泛的是AD公司的AD985X系列) 为电路设计者提供了多种选择. , 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,因此不一定是我们所需要的.这时如果 用高性能的FPGA器件设计符合自己需要的DDS电路就是一个很好的解决方法.利用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,具有良好的实用性和灵活性. 本文结合某信号处理系统的 DDS 分系统, 主要利用 PPGA 逻辑控制实现简单, 对大量数据 做简单处理速度快以及软件应用灵活的特点,设计并实现了基于 FPGA 的直接数字频率合成信 号发生器(DDS).
2 设计原理
DDS(Direct Digital Synthesis)技术是以全数字技术,从相位概念出发,合成所需要波形的 一种新的频率合成原理.DDS 的工作原理实质上是以参考频率源(系统时钟)对相位进行等可 控间隔的采样. 该技术把一系列全数字形式的信号 DAC 转换成模拟形式的信号的合成技术, 直 接数字式频率合成器主要用于数字信号源,上下变频器以及数字锁相环等电路中.它采用了数 字采样存储技术,具有频率切换时间短,频率分辨率高,相位连续变化,易实现对输出信号的 多种调制,精确的相位等突出优点.目前使用最广泛的一种 DDS 方式就是利用高速存储器做查 找表,然后通过高速 DAC 输出已经用数字形式存入的正弦波. DDS 的原理框图如图 1 所示,DDS 系统的核心是相位累加器,在参考时钟 fc 的控制下,
103-1
相位累加器对频率控制字 K 进行线性累加,得到的相位码 φ (n) 作为地址对波形存储器寻址,得 到离散的幅度编码,经过 D/A 转换器得到模拟的阶梯电压,最后经低通滤波器,对输出波形进 行平滑处理,得到连续变化的所需频率的波形.

下一页