在现代电子技术领域中，正弦信号发生器是一种重要的信号源设备，广泛应用于雷达、通信、仪器校准等多个领域。随着硬件技术的发展，利用现场可编程门阵列（FPGA）来设计正弦信号发生器已经越来越受到重视，其灵活性和高精度的特点使其成为主流的设计方案之一。
FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可以通过编程进行配置的集成电路，其内部包含大量的可编程逻辑单元和存储单元，能够在不改变硬件结构的情况下，通过软件编程来改变电路的功能，实现特定的应用需求。FPGA的这种特点使其非常适合用于实现正弦信号发生器，可以实现实时、高精度的信号控制。
本文提出的正弦信号发生器设计采用了直接数字频率合成技术（DDS），该技术具有频率分辨率高、切换速度快、可输出相位连续的任意波形信号等优点，成为通信和雷达信号源的首选技术。通过FPGA实现的DDS正弦信号发生器，能够输出频率范围宽、精度高、稳定度好的正弦波形。
在本设计中，FPGA模块选用了Altera公司的Cyclone系列中的EP1C3T100C8器件，其具备2910逻辑元素（LEs）、约7KB的RAM以及一个相位锁定环（PLL）。通过外接32MHz的晶振，利用PLL将时钟频率倍频至80MHz，为DDS算法的设计提供了高速稳定的时钟资源和足够的逻辑资源。
系统中的高速数模转换（DAC）部分采用了Texas Instruments公司生产的DAC908，这是一款8位的电流输出型数模转换器件，其采样率高达165MS/s，能够满足FPGA输出数字信号更新速率的要求。DAC908通过数字控制字来确定其输出电流的大小，配合相应的低通滤波器，可以还原出高质量的模拟正弦信号。
系统硬件设计还包括了稳压电源、键盘显示单元和后向通路（高速D/A、低通滤波器、功放电路）等部分。其中，后向通路的作用在于将FPGA产生的数字信号通过D/A转换成模拟信号，再通过低通滤波器滤除非所需频率成分，最后经过功放电路放大，驱动50欧姆的负载。
本设计中改进了DDS算法结构，使得整个系统的复杂度降低，更倾向于模块化设计，从而使得产生的波形频率更为准确。系统输出信号的频率范围为直流（DC）到10MHz，频率分辨率达到0.1Hz，性能测试结果表明该系统在可靠性、速度、输出信号频率精度和稳定度方面均有出色表现。
基于FPGA的正弦信号发生器设计，充分融合了FPGA强大的并行处理能力和DDS技术高精度频率控制的优点，为实现高频率、高稳定性正弦波形提供了有效的解决方案。该方案不仅适用于研究和教学领域，也可广泛应用于工业自动化、无线通信和雷达系统等领域。随着FPGA技术和集成电路制造工艺的进步，基于FPGA的正弦信号发生器的性能将进一步提升，其应用范围也将进一步拓宽。
