基于DDS技术的任意波形发生器研究与设计.doc

直接数字合成技术(Direet Digital Synthesis，简称DDS)是建立在采样定理基础上，首先对需要产生的波形进行采样，将采样值数字化后存入存储器作为查找表，然后通过查表读取数据，再经D／A转换器转换为模拟量，将保存的波形重新合成出来。 直接数字合成(DDS)技术是一种现代信号生成方法，它基于采样定理，通过数字化处理来合成各种波形。DDS的核心思想是将所需波形在离散时间域中表示，通过对这个离散序列进行采样并存储在查找表（通常是ROM）中。当需要生成波形时，DDS系统会利用相位累加器根据频率字（频率控制值）不断累加相位，每次累加都会改变查表的地址，从而输出不同的波形样本。这些样本经过D/A转换器转化为模拟信号，最终形成连续的波形输出。 DDS的基本参数包括频率字(FSW)、系统时钟频率(f)和相位累加器的字长(N)。输出频率fout与这些参数的关系可以表示为：fout = f * (d / 2^N)，其中d是频率字的值。DDS的优势在于能够快速、精确地改变输出频率，只需改变频率字即可，且系统易于集成和小型化，因为它主要由数字电路构成。 在基于DDS技术的任意波形发生器设计中，通常包含以下几个模块： 1. 微处理器控制模块：采用如AT89C51这样的单片机来处理数据并控制整个系统。单片机通过特定算法将键盘输入转换为控制字，并向其他模块发送波形参数和控制信号。为了扩展I/O口，常常会用到如8255这样的接口芯片。 2. 键盘与显示模块：使用软键盘接收用户输入的参数，如输出波形、频率和电压等。液晶显示屏用于显示状态和人机交互，常见的选择如MGLS 19264液晶屏，通过地址和控制信号与单片机交互。 3. DDS通道的FPGA实现模块：这是DDS的核心，包括相位累加器、地址总线控制器和数据总线控制器，以及存储波形样本的SRAM。相位累加器通过FPGA实现，采用流水线技术以提高运算速度。 4. D/A转换模块：将DDS输出的数字信号转换为模拟波形。D/A转换器的选择应考虑到精度、转换速率和输出范围等因素。 5. 滤波器模块：对D/A转换器输出的阶梯波进行平滑处理，消除噪声和杂散信号，得到更纯净的正弦波或其他目标波形。 这种任意波形发生器可以根据需要生成各种复杂的波形，广泛应用于通信、测试测量、科研等领域，提供灵活的信号源解决方案。通过优化设计，如改善滤波器性能、增强微处理器处理能力等，可以进一步提高发生器的性能和功能。