FPGA实现的任意波形发生器设计与研究

"这篇硕士学位论文主要探讨了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的函数信号发生器的设计与实现。作者黄振华在控制理论与控制工程专业指导下，利用FPGA技术创建了一个能够产生各种波形的信号源，包括正弦波、三角波、锯齿波、方波以及任意波形。论文详细介绍了设计背景、直接数字频率合成（Direct Digital Synthesis, DDS）的理论，以及FPGA在DDS模块中的应用。设计中，选择了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作为主芯片，三星公司的$3C2440作为控制芯片。通过Quartus II工具和Verilog-HDL语言，实现了FPGA芯片的设计与控制芯片的接口。论文展示了系统测试结果，证明了设计能够输出0.01Hz到20MHz的波形，步进精度为0.01Hz，且达到了预期目标。关键词包括函数发生器、直接数字频率合成和现场可编程门阵列。" 在这篇论文中，作者深入研究了现代测试仪器的重要组成部分——任意波形发生器。这种设备使用DDS技术，这是一种全数字的频率合成方法，能够生成所需的各种复杂波形。DDS的核心是查找表，通过这种方式，它可以生成几乎任意形状的波形。FPGA因其高集成度、高速度和存储能力，成为实现DDS的理想平台，能提升信号发生器的性能，同时降低成本。 论文详细阐述了FPGA在实现DDS模块中的设计过程，包括控制模块、外围硬件和FPGA器件三个部分的功能划分。EP2C35F672C6 FPGA芯片被选为波形数据生成的主要元件，而$3C2440则用作控制系统。设计挑战在于FPGA芯片的设计与控制芯片的接口，作者通过硬件编程方法，使用Altera的Quartus II软件和Verilog-HDL语言成功解决了这一问题。 最终，经过实验验证，该设计能够输出0.01Hz到20MHz的正弦、三角、锯齿、方波，以及0.01Hz到20kHz的任意波形，步进精度达到了0.01Hz，符合设计要求。这表明，采用FPGA技术结合软硬件设计的任意波形发生器方案是切实可行的，并且对于现代测试和测量领域具有广泛的应用潜力。