基于DDS的FPGA+DAC波形发生器设计与实现

"DDS简易波形发生器设计报告，电信082班沈巧巧、王云霞合作，指导教师倪海燕，2010年4月4日" DDS（Direct Digital Synthesizer，直接数字频率合成器）是一种关键的数字化技术，以其低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等特点，在电信和电子仪器领域广泛应用。DDS通过相位的概念进行频率合成，能够生成不同频率的正弦波，并能控制波形的初始相位，甚至产生任意波形（AWG）。设计目标是利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）和DAC（Digital-to-Analog Converter）构建一个DDS信号发生器，要求分辨率优于1Hz，ROM表长度8位，位宽10位，输出频率优于100kHz。 设计方案主要包含两个方面：首先，将存储在数字表格中的波形通过D/A转换器转化为模拟波形；其次，通过改变相位增量（寻址步长）来调整输出信号的频率。相位增量由相位累加器处理，累加器由加法器和相位寄存器组成，每次时钟到来时，相位寄存器按步长增加，其输出与频率控制字M相加，作为查询正弦表的地址。 系统设计包括了几个主要功能模块： 1. 相位累加器：由加法器和相位寄存器构成，相位寄存器的位宽决定了频率控制的精度，即分辨率。每次时钟脉冲，相位寄存器的值会增加相位增量，这个增量与频率控制字相结合，决定了输出信号的频率。 2. 正弦查询表：存储预计算的离散正弦函数值，根据相位累加器的输出地址，读取对应的正弦值，输出模拟信号。 3. 频率控制字（M）：用于调节相位累加器的增加量，从而改变输出频率。 测试阶段，需验证DDS信号发生器是否满足设计要求，包括频率精度、分辨率和输出波形质量等。同时，系统应具备输入频率控制字或输出频率显示的功能，以实现灵活的频率调整。 总结来说，DDS简易波形发生器设计涉及到数字信号处理的核心技术，通过FPGA和DAC的硬件实现，可以灵活地生成各种频率和类型的波形，对于教学和科研具有很高的实用价值。