FPGA输出幅值可调

### FPGA 输出信号幅值可调实现方法

在基于FPGA的DDS（直接数字合成）信号发生器中，通过调节频率控制字来改变输出信号的频率已经较为常见。然而，对于幅值可调的需求同样重要。具体而言，可以通过设置不同的幅值控制字\( A \)来达到这一目的。

#### 幅值控制机制

在DDS架构里，除了相位累加器外还有一个用于映射相位到幅度的关系表——即查找表(LUT)[^2]。当需要调整输出信号的振幅时，可以在LUT之后加入乘法单元，该单元接收来自外部设定好的幅值系数并与查找到的标准正弦波样点做乘积运算，从而得到所需放缩后的样本值[^4]。

// Verilog代码片段展示如何利用乘法器模块修改输出信号的幅度
module amplitude_adjust (
    input wire clk,
    input wire rst_n,
    input wire [11:0] sine_wave_data, // 假设这是从ROM读取出来的原始正弦波数值
    input wire [7:0] amplitude_control_word, // 用户定义的8比特宽度的增益因子
    output reg signed [19:0] adjusted_sine_wave // 调整过后的最终输出
);
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin : proc_amplitude_adjustment
    if (!rst_n)
        adjusted_sine_wave <= 20'b0;
    else
        adjusted_sine_wave <= (sine_wave_data * {{8{amplitude_control_word[7]}}, amplitude_control_word}); // 符号扩展并执行乘法操作
end
endmodule

上述Verilog代码展示了怎样创建一个简单的硬件描述模型来进行幅度调整。这里`amplitude_control_word`代表用户指定的一个8位二进制数作为放大倍数；而`sine_wave_data`则是由内部存储器提供的未经处理过的标准正弦波采样点。两者相乘的结果被赋给`adjusted_sine_wave`变量，它将是实际输出至DAC转换前的最后一级数据流形式。

#### 数学表达式支持

根据公式\[ f_o=f_c\cdot K/2^n \]可知，这主要用于解释频率变化规律而非直接影响幅度特性。但对于理解整个系统的运作机理仍然很有帮助。至于具体的幅度变换，则依赖于之前提到的那种线性比例关系：

\[ V_{out}(t)=V_0(t)\times G \]

其中\( V_0(t) \)表示理想情况下未经过任何增益作用的理想电压瞬态响应函数，\( G \)就是前面所说的那个由软件界面或者其他方式传入系统的增益参数。