一种基于FPGA的正弦波信号发生器的设计

摘 要:现代测试领域中,经常需要信号发生器提供多种多样的的测试信号去检验实际电路中存在的设计问 题。传统的信号发生器多采用模拟电路搭建。以正弦波信号发生器为例 ,结合 DD S直接数字合成技术 ,基于 FP GA 设计其他外围电路构成正弦波信号发生器。相比传统的模拟信号发生器 ,该电路具有设计简单 ,升级容易,波 形稳定等特点。

山西电子技术　

2010年第4期

文章编号:167424578(2010)0420019203

应用实践　

一种基于FPGA的正弦波信号发生器的设计

薛鹏飞,师　晶

1

2

(1.中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051;2.山西航天机电设备研究所,山西太谷030800)

摘　要:现代测试领域中,题。传统的信号发生器多采用模拟电路搭建。,结合DDS,基于FP2

GA设计其他外围电路构成正弦波信号发生器。,升级容易,波

形稳定等特点。

关键词:FPGA;DDS;正弦波信号发生器中图分类号:TP346　　:A

值清零。

表1　键盘使用说明

按键

0～9ENTERCLR

0　引言

,在工程应用和测试领域有着非常广泛的应用。目前传统的信号发生器是使用模拟电路或者专用芯片搭建而成,但是存在频率不高,稳定性较差,且不易扩展和调试的缺陷;而采用

DDS直接数字频率合成技术设计的信号发生器,改变了以往

按键说明设置输出频率

确定清0

增大信号频率减小信号频率

的设计思路,在精度、灵活性上大大超越了模拟信号发生器。随着可编程逻辑器件FPGA的迅速发展[1],基于FPGA控制的DDS信号发生器使得电路设计更加简单,而且通过预留的端口可轻松进行二次开发。本文通过Altera公司的

EPF10K10LC8424芯片,成功实现了正弦波信号发生器。

↑

↓

1.2　LED显示

在本系统中,通过4个LED数码管进行动态显示。电路设计如图2所示。LED

数码管动态显示的实现方法为依次点亮各个数码管[2],循环进行显示,利用人眼的视觉暂留特性,数码管每秒导通16次以上,可以达到4个数码管同时显示的效果。但是,延时也不是越小越好,因为数码管达到一定亮度需要一定时间。如果延时控制不好则会出现闪动,或者亮度不够。根据经验,延时0.005秒可以达到满意效果。

1　系统硬件结构

本系统由键盘电路、LED显示、FPGA单元、D/A转化和低通滤波器构成。以FPGA为主控制芯片,结合DDS直接数字频率合成技术产生正弦波信号。系统总体设计结构见图1

。

图1　系统总体设计结构

1.1　键盘电路

在本系统中,通过键盘电路改变频率控制字K,从而实现对正弦信号的频率、相位的初始化设置。为了节省FPGA的I/O端口,简化硬件线路,键盘电路采用4×4矩阵式键盘。键盘共设有14个键,其中包括4个功能键。具体键盘按键设置如表1。

使用时先通过“0～9”、“↑”、“↑”12个设置按键输入所需信号频率,再按下ENTER执行键,频率控制字K将刷新,使得输出信号频率发生变化。CLR键用于将原有的设定

收稿日期:2010-05-30

作者简介:薛鹏飞(19872),男,山西方山人,硕士研究生,研究方向:测试计量技术及仪器。

图2　LED控制电路