DDS信号发生器：FPGA与单片机结合的高效解决方案

"该文介绍了基于DDS技术设计的频率合成信号发生器，具有高分辨率、体积小、成本低和操作简便等优点。该发生器利用单片机编程产生正弦波、方波和三角波，适用于科研、教学实验和电子测量。" DDS技术，全称为直接数字频率合成技术，是一种现代信号发生器设计方法。它与传统的频率合成技术不同，后者依赖于频率的加减乘除运算，而DDS则直接通过控制相位来合成所需频率的信号。DDS的核心在于相位累加器和查找表（ROM或EPROM）。在奈奎斯特取样定理的基础上，DDS将连续信号的相位转换为离散的取样点，这些点构成一个正弦函数表。 相位累加器接收频率控制字，这个控制字决定了相位增量，从而影响了每个采样周期内的相位变化。通过改变频率控制字，可以在不改变采样率的情况下调整输出信号的频率。角频率ω等于相位增量Δφ除以时间Δt。因此，通过调整频率控制字，就能精确控制输出信号的频率，实现高分辨率的频率合成。 在本文提到的DDS信号发生器中，采用单片机编程实现了信号的生成。单片机可以根据预设的程序产生所需的控制字，进而驱动DDS产生正弦波、方波和三角波。这种设计简化了电路结构，降低了成本，并且由于采用了数字方式，信号的频率稳定度和准确度得到了显著提升。 该信号发生器的性能参数如下： - 频率范围：正弦波和脉冲波均为0.1Hz到15MHz。 - 占空比：10%到90%，在1Hz到1MHz范围内可调。 - 分辨率：0.1Hz，表明了极高的频率选择性。 - 输出幅度：正弦波的有效值为0到1V可调，脉冲波为TTL电平。 - 输出阻抗：50Ω，符合标准电子系统接口要求。 - 频率稳定度：优于1×10^-7，确保了长时间内频率的稳定性。 - 信噪比：90dB（功率谱密度），在5MHz时，表明了高质量的信号输出。 - 谐波分量：低于信号幅度48.6dB，意味着低的谐波失真。 - 尺寸：16×24×10cm，体积小巧。 基于DDS技术的信号发生器是一种高性能、低成本的解决方案，特别适合于需要高精度频率源的科研、教学和电子测试应用。它的出现打破了传统信号发生器在体积、成本和性能上的限制，为各种领域提供了更灵活和经济的信号源选择。