FPGA实现的函数信号发生器设计与应用

"基于FPGA的函数信号发生器设计与实现，硕士论文，作者黄振华，导师李正明，2009年，江苏大学" 在现代测试领域，函数信号发生器是一种至关重要的通用仪器，而基于FPGA的函数信号发生器因其灵活性和高效性而备受关注。本文主要探讨了如何利用FPGA技术设计和实现一个功能强大的函数信号发生器。直接数字频率合成(DDS)是这种设计的核心技术，它允许生成任意波形，自上世纪七十年代初以来，DDS已成为频率合成的主要方法。 DDS技术依赖于查找表(LUT)来合成各种波形，这使得它能够满足生成任意波形的需求。FPGA因其高集成度、高速度以及支持大容量存储器的能力，成为实现DDS的理想平台。它能够提升函数信号发生器的性能，同时降低成本。 论文首先介绍了函数信号发生器的背景和DDS的基本理论。接着，详细阐述了使用FPGA实现DDS模块的设计流程。在设计过程中，作者将整个系统分为控制模块、外围硬件和FPGA器件三大部分。控制模块负责整体操作，外围硬件包括电源、显示、输入/输出等，而FPGA器件则承担波形生成的关键任务。 在实际实现中，选择了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作为主芯片，该芯片具有高性能和大容量的特点。控制部分则采用三星公司的S3C2440芯片。设计中，FPGA芯片的设计与控制芯片的接口是关键挑战，通过使用Altera的QuartusII设计工具和Verilog HDL语言，成功实现了硬件编程的解决方案。 论文最后展示了系统的测试结果，输出频率范围为0.01Hz到20MHz的正弦波、三角波、锯齿波、方波，以及0.01Hz到20kHz的任意波形，步进精度为0.01Hz。误差分析表明，设计达到了预期目标，验证了利用FPGA技术结合软硬件设计任意波形发生器的有效性。 关键词涉及函数发生器、直接数字频率合成和现场可编程门阵列，这些是理解本文核心内容的关键术语。该研究不仅提供了设计细节，还证明了FPGA在实现高级信号发生器方面的潜力。