基于FPGA的DDS的移相信号发生器.docVIP

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,andQuartusIIsoftwarewasusedandVHDLlanguagewasusedasthemaintoolforthisdesign.Thedesignhastheadvantagesofsmallsize,lowpowerconsumption,stablesignal,etc.,whichissuitableforcommunication,measurementandotherfields.Firstly,therelevantknowledgeofDDStechnologyandFPGAtechnologyisintroduced,andthealgorithmofDDSisbrieflydescribed.Then,thehardwarecircuitdesignandsoftwareprocessdesignofthephaseshiftingsignalgeneratorareintroducedindetail,includingtheregisterconfigurationinsidetheFPGA,thedesignofthephaseaccumulatorandthecontroloftheoutputsignal.Keytechnologiessuchasphasenoisereductionaredisc