基于FPGA的DDS任意波形发生器设计与实现

"基于FPGA的函数信号发生器设计与实现" 本章主要讨论了基于现场可编程门阵列（FPGA）的函数信号发生器的设计与实现，特别是使用改进的重复控制和双闭环PI控制的逆变器研究。FPGA是一种高度可配置的集成电路，能够根据需要进行逻辑功能的编程，这使得它成为实现复杂数字系统如DDS（直接数字频率合成）的理想选择。 DDS是一种先进的频率合成技术，起源于20世纪70年代，它通过查表方式生成任意波形，适用于各种测试和测量应用。FPGA的高集成度、高速度和大容量存储能力使其能够高效地实现DDS，从而提升函数信号发生器的性能，同时降低成本。 在本文中，作者黄振华首先概述了函数波形发生器的重要性和DDS的基本理论。然后详细阐述了使用FPGA设计DDS模块的过程。设计中面临的问题被细致地分析，并按照功能将其划分为控制模块、外围硬件和FPGA器件三大部分。每个部分的功能和实现方法都得到了深入的探讨。 具体实现时，选用Altera公司的EP2C35F672C6 FPGA芯片作为主控芯片，利用其强大的集成性和速度优势。三星公司的S3C2440芯片则作为控制芯片，负责协调整个系统。在设计过程中，FPGA芯片的设计和与控制芯片的接口设计是关键难点，通过使用Altera的开发环境Quartus II 5.0和Verilog HDL语言，成功实现了硬件编程的解决方案。 最终，系统能够输出步进精度为0.01Hz、频率范围从0.01Hz到20MHz的正弦波、三角波、锯齿波和方波，以及0.01Hz到20kHz的任意波形。通过对误差的分析，证明设计达到了预期要求，验证了采用FPGA技术结合软硬件设计任意波形发生器的有效性。 关键词包括：函数发生器、直接数字频率合成、现场可编程门阵列。这项研究不仅展示了FPGA在信号发生器中的应用，还突显了其在逆变器控制中的潜在价值，特别是在使用改进的重复控制和双闭环PI控制方面。