DDS技术实现的任意波形发生器设计与应用

"基于DDS的任意波形发生器设计与实现" 这篇硕士学位论文主要探讨了如何设计和实现一个基于直接数字频率合成（DDS）技术的任意波形发生器。作者胡力坚在电路与系统专业中，由导师胡方明指导，于2009年完成了这项研究。 DDS是一种先进的信号生成技术，它能够通过数字方式生成各种频率的模拟信号。论文首先深入分析了DDS的基本工作原理，解释了其如何通过相位累加器、波形查找表和DA转换器来合成所需的波形。同时，论文还讨论了DDS输出信号的频谱特性，提出通过增加有效波形存储容量、调整频率控制字以及应用抖动注入技术来提高合成信号的频谱纯度。 在硬件设计方面，研究选择了Altera的Cyclone II系列 FPGA 芯片EP2c5Q208c8作为核心处理器。利用Quartus II开发工具，设计并仿真了包括地址译码模块、移位寄存器、相位累加器和波形存储器在内的硬件电路模块。这些模块共同协作，实现DDS的高速信号生成。 为了优化输出信号质量，论文还设计了两种滤波器来滤除不需要的谐波成分。滤波器的选择和设计考虑了DDS输出信号的特点，以确保生成的波形尽可能接近理想状态。 在软件层面，论文在Keil uVision2环境下开发了固件代码，实现了USB设备驱动程序，使得波形发生器可以通过USB接口与计算机通信。此外，还在LabWindows/CVI平台上构建了用户界面友好的应用程序，允许用户设定波形参数，如频率、幅度和形状，并能自定义生成特定的波形，包括正弦波、方波、三角波、锯齿波和白噪声等。 经过测试，该波形发生器的频率分辨率达到了47MHz，最高输出频率可达50MHz，频率准确度优于±0.1%，即使在50Ω负载下，输出信号依然保持良好。这些性能指标证明了该设计的有效性和实用性。 关键词涵盖了直接频率合成、通用串行总线、现场可编程门阵列和虚拟仪器等领域，显示了研究的多学科交叉特点，同时也反映了设计的实用性和技术先进性。