基于DDFS的程控音频仪器测试信号源设计

PGA内部逻辑设计

这部分的软件（逻辑设计）是本系统的一个重点。主要包括指数衰减ROM1、正弦信号ROM2、数字乘法器等3个模块。图8为指数衰减信号产生模块；图9所示为正弦信号产生模块，采用的是DDS技术，这两部分其实都是通过matlab文件计算后生成的定点初始化文件存入到FPGA的片上RAM中；图10给出的是实现前两个模块相乘的14位数字乘法器，用于实现数字调制器。

图11给出了逻辑设计完后在Qualtus软件中通过嵌入式逻辑分析仪signalTab看到的输出波形。

5测试结果

至此，软硬件设计完毕。为了验证设计的正确性，对设计的系统进行了模块测试和系统联调。

6结束语

针对音频仪器设备中放大和滤波特性的测试中需要对测试激励源的幅度和频率两个参量的调整，而常规激励源只能单独改变一个参量的问题。本文以51单片机为核心控制器，通过其对频率参数的计算产生频率控制字给FPGA的DDS模块，通过FPGA内部的数字乘法器与指数衰减信号相乘后经DA转换和低通平滑滤波后输出频率可步进可调幅度自动衰减的音频测试信号。

实验结果表明，音频信号源需要具备如下参数：正弦波频率1～4 kHz可调；调整步长1 Hz；初始相位为零；幅度按指数规律衰减；手动触发一次发出一个衰减正弦波；衰减到初始幅度的10％需延续时间100～1 000 ms.