冯星为

（南京理工大学理学院，江苏 南京 210094）

0 引言

信号发生器是一种能提供不同频率和波形信号的机器设备，广泛应用于科研、医疗、通信、遥控遥测及现代仪器工业领域[1]。随着半导体产业的快速发展，电子设备的相关要求也在不断提高，往往需要信号发生器提供准确、稳定的激励信号。传统的信号发生器虽然能够输出结构较简单、频率较宽的信号，但是其输出的波形频率不够稳定、精度不够高而且比较单一[2]。而直接数字频率合成技术（DDS）作为一种新型频率合成方法，具备分辨率高、稳定性强、复杂度低等优点[3]，广泛应用于当前信号发生器的设计中。现场可编程门阵列（FPGA）具有快速可靠、可重构、可编程等优点，为实现DDS技术提供了更好的载体。本文主要介绍了一种基于FPGA芯片的DDS信号发生器的设计方案，并在Quartus Prime平台实现，最终连接示波器进行实验测试。测试结果表明，该系统能可靠地生成多种频率且幅度可调的波形信号，并能快速地在各种信号之间进行切换，具有很好的实用价值。

1 DDS的基本原理

DDS是一种以奈奎斯特采样定理为理论基础的数字化直接频率合成技术。整个DDS系统的结构如图1所示，主要包括时钟源、相位累加器、波形ROM以及D/A数模转换器。

图1 DDS结构原理图

其中相位累加器是整个DDS系统的核心器件，由一个N位的加法器和一个N位的寄存器共同构成，每当时钟脉冲信号到达上升沿时，加法器就将频率控制字与寄存器输出的相位数据相加，再把结果输送至寄存器的输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲信号的作用下继续与频率控制字相加[4]。……