郝建卫

(桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系，广西 桂林 541004)

1 概述

脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)是一种利用数字信号控制模拟电路的控制技术，广泛应用于电源、电机控制、通信系统、伺服系统、功率控制等电子设备[1]。PWM技术也是变频调速技术的核心，其实现方法正在不断地被改进和发展，在这些应用领域和产品设计中，比较关键的共同问题是如何提高带宽和稳定度，产生各种不同形式的PWM信号[2]。本文设计和实现一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的脉冲宽度调制信号发生器。

2 信号发生器总体设计

本文采用自顶向下逐级细化的设计方法，结合嵌入式可配置微处理器技术，对信号发生器进行模块化设计[3]。顶层采用图形设计方式，底层模块由Verilog硬件描述语言描述，利用QuartusII9.0软件完成仿真及综合，并在ALTERA公司的CycloneII系列现场可编程门阵列芯片上进行了实现。芯片内嵌NiosII软核处理器，实现了处理器与PWM信号产生模块的无缝连接，提升了信号发生器内部的处理速度和稳定性，降低了功耗和成本。该信号发生器由PWM信号产生模块、键盘模块、LCD显示模块、程控衰减与放大模块及电源模块共5个模块构成。信号发生器总体设计框架如图1所示。

PWM 信号产生模块是信号发生器的核心部分，具体实现方法如下:采用直接数字频率合成(Direct Digital frequency Synthesis, DDS)技术[4]，利用QuartusII 9.0软件开发集成环境，在FPGA上，用Verilog硬件描述语言构建 24位的相位累加器、24位的相位差调整模块和波形产生与占空比调整模块。利用QuartusII 9.0软件自带的……