陈 琳,潘海鸿,黄光永,李家恒

(广西大学机械工程学院,南宁530004)

1 引 言

直接数字频率合成器(DDS)具有硬件要求低、频率切换速度快、频率分辨率高等优点,已广泛应用于自动测控系统、仪器仪表、通信等领域。一般采用DDS芯片实现波形信号发生器的功能,但其控制方式相对固定,因此不能完全满足用户的需求。而基于高性能FPGA芯片设计出的DDS可根据需求实现复杂的调频、调相和调幅功能,其具有良好的实用性和灵活性。在应用中,需要对多路波形信号的频率、相位、幅度进行高精度调节控制。目前,对信号幅度的调节存在两个方面的不足:一是通过软件方式在波形查找表输出波形数据的末端,简单地加入除法器(或乘法器),该方法不能调节波形信号在垂直方向上所产生的偏移量[1-2];二是通过硬件方式在D/A转换器模拟信号输出末端增加集成模拟乘法器芯片实现波形信号的调零,该方法硬件成本较高且存在一定误差[3-4]。

本文结合直接数字频率合成(DDS)具有频率分辨率高、切换速度快等优点,基于FPGA软件编程方式提出一种可以任意调节输出波形信号的垂直偏移量的信号发生器的设计。采用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片,实现数字化高精度调节多路信号的频率、相位、幅度、偏移量,进而降低硬件电路设计难度和硬件电路的成本。

2 DDS原理

DDS原理如图1所示,主要由相位累加器、地址加法器、波形查找表、D/A转换器和低通滤波器组成。在每个系统时钟脉冲到来,N位相位累加器与频率控制字K进行线性累加,累加结果反馈到相位累加器输入端和输送到地址加法器。……