基于FPGA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基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的函数信号发生器的设计与实现，重点在于利用改进的重复控制和双闭环PI（比例积分）控制技术在逆变器中的应用。作者黄振华在控制理论与控制工程专业中，由导师李正明指导，于2009年完成了此项研究。论文主要包含了以下内容： 首先，介绍了函数信号发生器在现代测试领域的广泛应用以及直接数字频率合成（Direct Digital Synthesis, DDS）技术的基本理论。DDS是一种全数字的频率合成方法，通过查表方式生成任意波形，适用于各种复杂信号的产生。 其次，论文详细讲述了使用FPGA实现DDS模块的设计流程，包括如何处理设计中遇到的问题。设计被划分为控制模块、外围硬件和FPGA器件三个部分。控制模块负责整体协调，外围硬件提供必要的输入输出支持，而FPGA则作为核心，实现DDS算法并生成波形。 在具体实现中，选择Altera公司的EP2C35F672C6i FPGA芯片作为主芯片，利用其高集成度和高速度特性。同时，选择了三星公司的S3C2440作为控制芯片，两者通过接口设计进行通信。在设计中，Verilog HDL语言结合Altera的Quartus II工具被用于硬件编程，有效地解决了FPGA设计和接口设计的挑战。 论文最后展示了系统测量的结果，分析了误差，证实可以输出步进为0.01Hz，频率范围从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。实验结果显示，设计达到了预期目标，证明了利用FPGA技术和软硬件结合方法实现任意波形发生器的有效性。 关键词：函数发生器、直接数字频率合成、现场可编程门阵列。 此研究对于理解FPGA在信号发生器中的应用，特别是在逆变器控制中的改进重复控制和双闭环PI控制技术有重要价值，对于相关领域的工程实践和学术研究提供了有价值的参考。"