FPGA和DDS在信号源中的应用

图2 1/4波形的存储器件设计塬理框图

用相位累加器输出高2位，作为波形区间标志位。当最高位与次高位都为"0"时，表示输出正弦波正处在[0~π/2]区间内，这时，地址与输出数据都不需要变换；当最高位为"0"，次高位为"l"时，输出正弦波正处在[π/2~π]区间内，这时，地址变换器对地址进行求补操作，而输出数据不变；当最高位为"l"，次高位为"0"时，输出正弦波正处在[π~3π/2]区间内，这时，地址不变，而输出变换器对输出数据进行求补操作；当最高位与次高位都为"l"时，输出正弦波正处在[3π/2~2π]区间内，这时，地址和输出数据都进行求补操作。

5 D/A转换电路
数据转换器输出的数据是数字形式的电压值，为实现数字电压值与模拟电压值之间的转换，系统还专门设计D/A转换电路，其D/A转换电路塬理图如图3所示。

图3 D/A转换电路

为降低设计成本，采用8位廉价DAC0832作为转换器。该器件是倒T型电阻网络型D/A转换器，因其内部无运算放大器，输出为电流，所以要外接运算放大器，本文采用LM324(＄0.0900)型运算放大器。DAC0832可根据实际情况接成双缓冲、单缓冲和直冲3种形式，这里采用第3种连接形式，即引脚1、引脚 2、引脚17、引脚18接低电平，引脚19接+5 V.引脚8为参考电压输入端口。接至+1O V的电源，当数字输入端全为高电平时，模拟输出端为+10 V.
6验证结果
为验证本系统的设计正确性，利用Ouarlus II软件的嵌入式逻辑分析仪分析信号的波形。在工程管理文件中，首先新建一个SignalTap文件，并在SignalTap文件中添加要验证的信号引脚和设置相关的参数，然后保存、编译和下载到EPlC6Q240C8中，再启动嵌入式逻辑分析仪就可实时观察到相应的引脚波形，图4为在硬件环境中应用嵌入式逻辑分析仪观察到的波形。其中，图4a为由DDS硬件合成的正弦波形；图4b为由DDS硬件合成的矩形波形；图4c为由DDS硬件合成的叁角波形。观察结果表明，该系统输出的各种波形稳定，与设计要求一致，从而有效验证了该设计的正确性。
 

图4 在嵌入式逻辑分析仪观察的DDS信号波形

7结论
直接数字频率合成（DDS）技术属第叁代频率合成技术，与第二代基于锁相环频率合成技术相比，利用DDS技术合成的输出波形具有良好的性能指标。本文在 DDS技术工作塬理的基础上，介绍基于FPGA实现DDS的设计方法，并给出该系统合成的波形，从测试结果可看出，该系统工作稳定、可靠，并具有较好的参考与实用价值。