基于FPGA的SPWM型波形发生器的设计
基于Matlab和FPGA的SPWM波形的实现
当 载 波 比 为 整 数
采样法来 产生 Ｓ Ｐ ＷＭ 波形 ， 波形 精度 不如 自然 采样法 ， 不
适合用于谐波要求较高 的领域＿ ３ ； ２ ）使用专用芯片 ， 该方 法利用专用 Ｄ Ｄ Ｓ芯 片产生 ｓ Ｐ ｗＭ 波形 ， 成本 和复 杂度较 高［ ５ ； ３ ）使用可 编程逻辑器件 （ 如Ｆ Ｐ ＧＡ ） ， 该方法原理 与 模拟 电路类似 ， 只不过采用 的是 数字 电路 的方 式 ， 在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ
中实现 Ｓ Ｐ ＷＭ 控制 算法 ｌ ＿ ７ ￣ 。该 方 法可 实现 多路 波形 输 出， 灵 活性 和精度 比 Ｄ Ｓ Ｐ方式 高 ， 缺点 是 占用 Ｆ Ｐ ＧＡ资 源
较多 。
数输 出结果 。以产 生一 组单 相互 补对称 带死 区的 Ｓ Ｐ ＷＭ
Ｒｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ Ｗａ ｖ ｅ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ａ ｎ ｄ ＦＰＧＡ
Ｗ Ａ ＮＧ Ｈｅ ｎｇ ＬＩ Ｚｏ ｎ ｇ ＬＩ Ｗｅ ｎｂ ｉ ｎ ＴＡＮ Ｗｅ ｉ
（ Ｎｏ ． ７ ２ ２ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ＆ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｓ Ｉ Ｃ．Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ９ ）
得一个 ｓ Ｐ ｗＭ 波形周期 的离散数据 ， 然后根据这些数据在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ中直接生成 ｓ Ｐ ｗＭ 波形 。该方法使得 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的设 计工作大为简化 ， 具有
较高的工程应用价值。
关键词 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ；Ｆ Ｐ Ｇ Ａ；Ｓ Ｐ ＷＭ ； Ｓ Ｉ ＭＵＬ Ｉ ＮＫ Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ６ ７ ２ －９ ７ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ １ ９ 中图 分 类 号
基于FPGA的SPWM信号实时生成及死区补偿_王晗
正弦脉宽调制 （ SPWM） 技术在数 字电源领 域 中 得 到 广 泛 应 用［1］，但 是
采用 SPWM 技术的数字电源产生高准
确度、稳 定 的 输 出 波 形 是 一 个 技 术 难
基于 DDS 的频率控制公式为
Fout = （ F × Fc ） /2N
（1）
式中，Fout为输出信号的频率； F 为频率控制字；
Fc 为系统时钟 250 MHz； N 为相位累加器的位宽，
该系统采用 32 bit。
转换装置及其他控制流程部分。
硬件设计
根据 SPWM 波形控制及补偿原理，本文设计
基于 DDS 的相位控制公式为
点，这与 SPWM 波 的 质 量 有 关。目 前
产生 SPWM 的方法有很 多，主 要 有 以
下两种： 一种是利用具有 PWM 发生电
路 的 专 用 微 处 理 器 芯 片， 如
TMS320F240、TMS320F2812 等， 但 这
王 晗 /副教授
关键词 /Keywords 正弦脉宽调制· FPGA·
1. SPWM 产生模块
该模块采用自然采样法将数字化的三角波和
数字化的正弦波进行调制，用载波三角波与正弦
调制波的交点来自然地确定脉冲的采样点和开关
点，进而控制开关器件的通断。采样点和开关点 采用比较器进行比较确定，从而调制出 SPWM 波
图 3 DDS 产生数字化正弦波原理图
（3） 三角波发生模块
形。该模块主要包括倍频模块、DDS 正弦波发生
参考文献
图 7 调制波为 100 Hz 时 SPWM 输出波形
CPS-SPWM调制技术研究及其FPGA实现--毕业设计
安徽工业大学毕业设计(论文)任务书毕业设计（论文）的主要内容:1.学习电力电子技术的主要内容。
2.研究CPS-SPWM技术的原理。
3.设计一种完全基于FPGA的CPS-SPWM调制波形产生的方案。
4.完成对系统的软硬件测试。
起止时间：2010年3月5日至2010年6月1日共14周指导教师签字系主任签字院长签字摘要在分析了多电平逆变原理的基础上，分别对双极性CPS-SPWM和单极倍频CPS-SPWM的调制原理和输出波形进行了严密的公式推导和理论分析。
在比较了几种CPS-SPWM调制脉冲产生方案后，为了解决一些存在的问题，提出了一种完全由FPGA 产生CPS-SPWM调制波的设计方案，并在EP1C6上实现了基于该方案的调制波形发生模块。
该模块可产生三相共60路CPS-SPWM调制波形，使用该模块产生的调制波形控制三相五级全桥式逆变器，可产生多达11电平的输出正弦波。
设计加入了多样化设计，可通过用户接口进行电平数、调制度、载波比等参数设置。
通过优化设计，节省了芯片资源，提高了芯片效率。
仿真和实验证明了该设计的可行性。
关键词：电力电子；多电平变换器；载波移相SPWM发生器AbstractAfter thoroughly analyzing the generation principle of multi-level converter, theortical analysis of modulating principle and output voltage waveform of bipolar CPS-SPWM and single pole double frequency CPS-SPWM is done. There are a few methods now, they have their advantage and disadvantage, in order to solve the drawback, a whole new method to generate multipath SPWM by FPGA completely is proposed, which is realized in Altera FPGA. This generator may produce 60-way SPWM waveform and adjust the amplitude and the frequency of the SPWM waveform. A multi-level inverter with 3 phase can be modulated by these waveform. The very output waveform of this inverter is a 11-level sine wave. By means of the optimum design, the chip resources is saved and the chip efficiency is enhanced. The simulative and experimental results proved the feasibility of the design.Keyword: Power electronics; Multilevel-converter; Carrier phase shifted SPWM generator目录1 绪论 (1)1.1 逆变技术概述 (1)1.2 多电平逆变技术概述 (2)1.2.1 多电平逆变器的结构 (2)1.2.2 多电平逆变器的输出 (2)1.2.3 多电平逆变器的控制 (3)1.3 本课题的意义和任务 (3)2 CPS-SPWM技术研究 (4)2.1 CPS-SPWM技术概述 (4)2.2 载波相移SPWM(CPS-PWM)理论 (5)2.2.1 双极性CPS-SPWM (5)2.2.2 单极倍频CPS-SPWM (10)2.3 结论 (15)3 基于FPGA的CPS-SPWM脉冲产生设计方案 (16)3.1 主控器件的选择 (16)3.2 单相脉冲发生模块设计 (17)3.3 三相脉冲发生结构设计 (18)4 基于FPGA的CPS-SPWM脉冲发生模块的实现 (19)4.1 单相各模块的实现 (19)4.1.1 系统复位及时钟分频模块 (19)4.1.2 正弦波/三角波ROM表 (21)4.1.3 三角波/正弦波地址累加器 (23)4.1.4 正反相调制比较器 (25)4.1.5 死区控制模块 (27)4.1.6 正弦调制波的幅频控制 (29)4.1.6 单相仿真 (30)4.2 三相集成 (31)4.2.1 B相、C相的设计 (31)4.2.2 顶层设计 (32)4.3 实验调试 (33)4.3.1 实验平台 (33)4.3.2 调试工具 (34)4.3.3 相关测试 (35)5 结论 (38)致谢 (38)参考文献 (38)1 绪论1.1 逆变技术概述通俗的说，逆变技术就是把直流电变为交流电的技术。
基于FPGA的实用多功能信号发生器的设计与制作
基于FPGA的实用多功能信号发生器的设计与制作基于FPGA的实用多功能信号发生器的设计与制作摘要多功能信号发生器已成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了信号源的发展方向。
直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术，其查表合成波形的方法可以满足产生任意波形的要求。
由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高函数发生器的性能，降低生产成本。
本文首先介绍了函数信号发生器的研究背景和DDS的理论。
然后详尽地叙述了利用Verilog HDL描述DDS模块的设计过程，以及设计过程中应注意的问题。
文中详细地介绍了多种信号的发生理论、实现方法、实现过程、部分Verilog HDL代码以及利用Modelsim仿真的结果。
文中还介绍了Altera公司的DE2多媒体开发平台的部分功能及使用，并最终利用DE2平台完成了多功能信号发生器的大部分功能。
包括由LCD显示和按键输入构成的人机界面和多种信号的发生。
数字模拟转换器是BURR-BROWN 公司生产的DAC902。
该信号发生器能输出8种不同的信号，并且能对输出信号的频率、相位以及调制信号的频率进行修改设定。
关键词：信号发生器；DDS；FPGA；DE2Practical FPGA-based multi function signal generatordesign and productionAbstractMulti function signal generator has become the most widely used in modern testing field of general instrument, and has represented one of the development direction of the source. Direct digital frequency synthesis (DDS) is a totaly digital frequency synthesis technology, which been put forward in the early 1970s. Using a look-up table method to synthetic waveform, it can satisfy any requirement of waveform produce. Due to the field programmable gates array (FPGA) with high integrity, high speed, and large storage properties, it can realize the DDS technology effectively, increase signal generator’s performance and reduce production costs.Firstly, this article introduced the function signal generator of the research background and DDS theory. Then, it described how to design a DDS module by Verilog HDL, and introduced various signal occurs theory, method and the implementation process, Verilog HDL code and simulation results.This paper also introduces the function of DE2 multimedia development platform, and completed most of the functions of multi-function signal generator on DE2 platform finally. Including the occurrence of multiple signal and the man-machine interface which composed by LCD display and key input. Digital-to-analog converters is DAC902, which produced by company BURR-BROWN.This signal generator can output eight different kinds of signals, and the frequency of the output signal, phase and modulation frequency signal also can be modifyed.Key Words: Signal generator; DDS; FPGA; DE2目录论文总页数：34页1 引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外波形发生器的发展现状 (1)1.3本文研究的主要内容 (2)2 信号发生器原理 (2)2.1直接数字频率合成技术的基本原理 (2)2.2相位偏移控制 (3)2.3多种信号的发生 (3)2.3.1方波的发生 (3)2.3.2三角波发生 (4)2.2.3锯齿波发生 (4)2.3.4 PWM信号发生 (4)2.3.5 SPWM信号发生 (5)2.3.6 AM信号发生 (5)2.3.7 FM信号发生 (6)2.4DDS的特点 (7)2.4.1 DDS 的优点 (7)2.4.2 DDS 系统的缺点 (7)3 系统整体设计 (8)3.1硬件部分 (8)3.1.1 DE2实验板 (8)3.1.2 LCD模块 (9)3.1.2 DAC902 (11)3.2基于VERILOG的FPGA设计 (12)3.3软件工具 (12)3.3.1 Modelsim (12)3.3.2 Quartus (12)3.4系统设计 (13)3.4.1 系统初始化模块 (13)3.4.2按键模块和LCD模块 (13)3.4.3 RAM模块 (14)3.4.4数据转换模块 (15)3.4.5 DAC驱动模块 (15)3.4.6系统的运行 (15)4 VERILOG HDL代码实现与仿真 (15)4.1信号发生器模块 (15)4.1.1频率控制字和相位累加器 (15)4.1.2 相位偏移控制 (16)4.1.3正弦波发生模块 (17)4.1.4 方波发生模块 (17)4.1.5 三角波发生模块 (18)4.1.6 锯齿波发生模块 (18)4.1.7 PWM信号发生模块 (19)4.1.8 SPWM信号发生模块 (19)4.1.9 AM信号发生模块 (20)4.1.10 FM信号发生模块 (21)4.2按键输入模块 (22)4.3LCD显示模块 (23)4.4RAM模块 (24)4.5数据转换模块 (25)5 系统测试 (26)5.1控制及显示部分测试 (27)5.2输出频率测试 (27)5.3信号发生测试 (28)5.3.1 正弦波、方波、三角波、锯齿波测试 (28)5.3.2 PWM信号测试 (29)5.3.3 SPWM信号测试 (29)5.3.4 AM信号测试 (29)5.3.5 FM信号测试 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢...................................................... 错误!未定义书签。
基于FPGA的多功能信号发生器的设计
电子电路设计与方案0 前言现场可编程门阵列具有运行速度快，修改灵活方便，并自带大量的输入输出端口等优点，通过FPGA实现该信号发生器的核心部件DDS模块，可以灵活地对信号发生器的参数进行调整，另外通过单片机的配合实现对其他外设电路的控制，实现信号发生器显示、参数调节等辅助的功能，通过数模转换电路和波形处理电路实现所需信号波形的输出。
本设计的主要指标为：（1）频率范围：0~1MHz，可通过键盘任意设置频率，步进1Hz。
（2）频率精度：±1%。
（3）幅值范围：±5V，可通过键盘任意设置幅度，步进100mV。
（4）幅值精度：±5%。
（5）用液晶显示所选波形名称，频率，幅值。
1 系统硬件结构该信号发生器主要是由FPGA构成其最小系统，通过编程实现信号发生器的主要功能部件数字频率合成功能模块，并对其信号进行控制和处理，使得输出波形更加平滑、符合要求。
当然为了使电路能够实现人机对话、参数设置等功能，并设计了由单片机和外围电路构成的控制电路部分，实现对显示电路、输入电路的控制。
本系统通过单片机来识别按键所输入的指令，并根据其该指令，产生输出波形的参数要求，并将该数据送入FPGA 的ROM中，再由FPGA完成DDS数据处理功能（频率控制、移相等），将波形数据送入D/A转换器，并将波形参数（如频率、幅值等）送入到显示电路中显示，最后通过低通滤波电路滤波使输出的波形平滑。
系统硬件结构如图1所示。
本设计未采用专用DDS芯片，而是通Verilog HDL语言编程在目标芯片上来实现信号源的主要功能，可以根据实际设计的要求来增删DDS的功能，具有灵活、方便等特点，同时该DDS模块中的参数及子模块根据所用目标器件稍加调整，完全可用于其他需要DDS技术的应用场合,有很好的通用性。
图1 系统硬件结构图2 单元电路的设计整个硬件系统以FPGA为核心，配合外围电路控制参数实现波形的模拟输出。
外围电路主要包括控制电路及信号处理电路两部分。
基于单片机和FPGA的四通道PWM信号发生器接口设计
基于单片机和FPGA的四通道PWM信号发生器接口设计概述：PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种常用的电子信号生成技术，广泛应用于数字电路控制、电机驱动等领域。
本文将介绍基于单片机和FPGA的四通道PWM信号发生器接口设计。
1.系统架构：该系统由单片机和FPGA两部分组成，单片机负责控制FPGA的工作模式和参数设置，FPGA负责生成四个PWM信号。
2.单片机模块设计：单片机采用32位ARM Cortex-M系列处理器，具有丰富的接口资源和高性能计算能力。
在单片机上实现以下模块：-用户界面模块：使用LCD显示屏和按键进行参数设置和显示。
-通信模块：通过串口与PC进行通信，可以接收上位机发送的参数设置指令或者发送当前PWM信号的状态信息。
-控制模块：根据用户的操作指令，控制FPGA生成PWM信号的工作模式和参数设置。
3.FPGA模块设计：FPGA是可编程逻辑器件，可以按照需求配置逻辑电路，可以实现复杂的信号处理和控制功能。
在FPGA上实现以下模块：-PWM生成模块：根据单片机发送的参数，生成四个PWM信号。
可以设置频率、占空比等参数。
-PWM输出模块：将生成的PWM信号输出到外部设备，如电机驱动模块、LED灯等。
4.系统通信协议：为了实现单片机与FPGA之间的通信，需要定义一种通信协议。
可以使用UART串口通信，通信协议可以基于Modbus、RS485等标准协议进行设计。
5.系统工作流程：系统的工作流程如下：-单片机上电初始化，进行参数设置和显示；-单片机通过串口发送参数设置指令到FPGA；-FPGA根据设置生成PWM信号；-FPGA将生成的PWM信号输出到外部设备；-单片机可以通过串口接收FPGA发送的PWM信号状态信息。
6.系统性能考虑：为了实现稳定可靠的PWM信号发生，需要考虑以下因素：-单片机的时钟稳定性和计算能力；-FPGA的资源利用率和可靠性；-PWM频率和占空比的设置范围和精度；-输出PWM信号的性能要求。
基于FPGA的交流异步电动机变频调速系统
基于FPGA的交流异步电动机变频调速系统摘要:随着电力电子技术的发展,用交流异步电动机来调速的愿望已经实现。
其中尤以变频调速收到关注。
设计引入先进的FPGA,作为其核心控制芯片。
系统同时采用SPWM专用芯片SA4828。
SA4828是大规模集成电路,专门用来产生三相SPWM波形。
本文用FPGA控制SA4828产生三相SPWM波来控制逆变电路,从而实现对三相交流异步电动机的调速。
关键词:FPGA SA4828波形发生器三相交流异步电动机变频调速SPWM所谓变频就是利用电力电子器件(如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT)将50 Hz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。
它分为直接变频(又称交-交变频)和间接变频(又称交-直-交变频),后者又分为谐振变频和方波变频。
方波变频又分为等幅等宽和SPWM变频。
常用的方法有正弦波(调制波)与三角波(载波)比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等面积SPWM法等[3]。
本设计所设计的题目属于间接变频调速技术。
它主要包括整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分等。
逆变环节为三相SPWM逆变方式。
1 系统简介1.1 交流异步电动机三相异步电动机主要由定子和转子两大部分构成,定子是静止不动的部分,转子是旋转部分,在定子与转子之间有一定的气隙,以保证转子的自由转动。
异步电动机结构如图1所示。
1.2 SPWM技术SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)技术,即在PWM的基础之上,改变调制脉冲的方式。
脉冲宽度和时间占空比按正弦规率变化,这样输出波形经过适当的滤波就可以做到输出正弦波。
产生SPWM信号的方法是用一组等腰三角波(称为载波)与一个正弦波(称为调制波)进行比较,如图2所示,两波形的交点作为逆变开关管的开通与关断时刻。
当调制波的幅值大于载波的幅值时,开关器件导通,当调制波的幅值小于载波的幅值时,开关器件关断。
2 系统的硬件实现基于FPGA的交流异步电动机的变频调速系统,以FPGA为核心控制芯片,利用SA4828芯片产生SPWM波,再通过驱动电路驱动逆变开关。
SPWM原理以及具体实现方法
SPWM原理以及具体实现方法SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）是一种通过改变脉冲宽度来实现正弦波形输出的调制技术。
它是一种广泛应用于交流调速、无线电通信、音频音频处理等领域的调制技术。
本文将详细介绍SPWM的原理和具体实现方法。
一、原理SPWM的基本原理是将一个固定频率的三角波和一个可变频率的正弦波进行比较，通过改变正弦波的频率和三角波的升降沿来控制输出脉冲的宽度，从而实现输出波形的调制。
具体实现方式如下：1.生成三角波：首先需要生成一个固定频率的三角波，可以使用计数器、比较器和数字-模拟转换器等元件实现。
计数器用于产生固定频率的方波信号，比较器用于将方波信号转换为三角波信号，数字-模拟转换器用于将三角波信号转换为模拟电压信号。
2.生成正弦波：使用正弦函数生成一个可变频率的正弦波，频率根据应用需求决定。
一般使用时钟、计数器和查表法实现，通过改变时钟的计数值和查表法来调整正弦波的频率。
3.比较器：将三角波和正弦波进行比较，比较的方法可以使用电压比较器或者运算放大器进行。
根据比较结果，可以确定脉冲的宽度。
4.输出脉冲：通过改变脉冲的宽度来控制输出波形的幅值大小。
当三角波的斜率大于正弦波时，输出脉冲宽度增大；当三角波的斜率小于正弦波时，输出脉冲宽度减小。
5.滤波器：通过滤波器对输出脉冲进行处理，去除高频成分，得到带有基波的正弦波。
SPWM的具体实现方法依赖于所使用的平台和应用需求。
下面以数字信号处理平台为例，介绍SPWM的具体实现方法。
1.生成三角波：使用计数器和比较器，生成一个固定频率的三角波信号。
计数器的计数范围决定了三角波的周期，比较器将计数器的输出进行比较并产生三角波信号。
2.生成正弦波：可以通过使用FPGA或DSP等处理器实现正弦波的生成。
根据所需频率和精度，使用查表法或数学函数生成正弦波信号。
3.比较器：将三角波和正弦波进行比较，可以使用比较器模块实现比较操作。
基于FPGA多路实时PWM脉冲电路的设计
1前言选题目的及意义脉冲宽度调制（Pluse width modulation，简称PWM）操纵技术是一种重要的电力电子操纵技术，普遍应用于逆变电源、UPS、电力系统有源滤波和无功补偿设备等电力电子装置中。
目前实现PWM的方式要紧有基于分立元件的PWM实现方式、专用大规模集成芯片实现方式、微机型PWM实现方式等。
其中基于分立元件的PWM实现方式存在电路复杂、靠得住性差等缺点；专用大规模集成芯片实现方式存在操纵不灵活、本钱高等缺点；微机型PWM实现方式能有效的克服以上两种缺点。
随着各类电路拓扑的接踵提出，PWM本身也在不断地进展、演化。
在传统的二逻辑PWM的基础上，又慢慢进展出三逻辑PWM和多逻辑PWM。
例如，在电流源型AC/DC变换器中需要利用三逻辑PWM，在组合变流器和多电平变流器中需要利用多逻辑PWM。
其中，多逻辑PWM往往能够通过量路的二逻辑PWM来合成。
三相电压源型二电平H桥变流器需要6路PWM发生器。
而三相电压源型三电平变流器那么需要12路PWM发生器。
扩展到三相电压源N电平变流器，就需要6×(N-1)路PWM发生器。
而目前常见的专用集成芯片一样只能提供6路PWM 发生器,关于组合变流器和多电平逆变器而言，这些芯片不仅会造成电路设计复杂，靠得住性降低,最要紧的是很难完成同相功率器件的同步触发，而且需要复杂的操纵逻辑。
因此，研究多路实时PWM脉冲电路，有十分重要的意义。
FPGA是现今应用最普遍的可编程专用集成电路，能够利用它在实验室设计出专用集成电路。
与单片机相较，FPGA有运行速度快、内部程序并行运行,有处置更复杂功能的能力等优势。
基于FPGA的操纵电路集成度高、分立元件少、抗干扰性好，同时因线路设计简单，由软件编程实现硬件电路，可修改性强。
因此本文提出一种基于FPGA的多路实时脉冲电路的设计，简化了硬件操纵,提高了系统的整体性能和工作靠得住性。
PWM发生器的现状及进展PWM技术自显现以来，在近几十年间其基础理论取得了不断的进展，而在电力电子行业的应用更是达到了空前的程度。
基于FPGA的波形信号发生器的设计
基于FPGA的波形信号发生器的设计1、引言随着微电子技术的发展，20世纪80年代中期出现的现场可编程门阵列FPGA器件得到了飞速发展。
由于该器件具有体系结构、逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点，可实现大规模和超大规模的集成电路，而且编程灵活。
因而在数字信号处理中得到了广泛应用，越来越受到硬件电路设计工程师们的青睐。
波形发生器是一种广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域的信号源，从某种意义上说高品质的的信号源更是实现高性能指标的关键。
正弦波信号、三角波信号和方波信号都是科研中最常用的三种信号形式，应非常广泛。
它们通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验或参数测量。
本文就是利用GW48—SOPC／DSP实验开发系统采用宏功能模块较为方便地实现了正弦波信号、三角波信号和方波信号。
可编程门阵列(FPGA)中的波形发生器控制电路钟，它通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据ROM 发出地址信号.输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定：当以固定频率扫描输出地址时，模拟输出波形是固定频率。
而当以周期性时变方式扫描输出地址时．则模拟输出波形为扫频信号。
波形数据ROM中存有发生器的波形数据．如正弦波数据。
当接受来自FPGA的地址信号后，将从数据线输出相应的波形数据，地址变化得越快，则输出数据的速度越快，从而使D／A输出的模拟信号的变化速度越快。
在本实验设计过程中采用可编程逻辑器件FPGA,并通过运用Alter公司推出的功能强大的支持可编程逻辑器件的设计环境QuartusII软件和基于超高速硬件描述语言VHDL编程语言，可以进行软件模拟检测设计的正确性，大大简化了系统结构，降低了成本，提高了系统的性能和可靠性，从而方便的实现了信号（正弦信号、三角波信号、方波信号）发生器电路。
2、波形发生器的设计原理2.1 硬件电路的设计的理论基础本设计的设计基础是DDS（直接数字频率合成）技术。
DDS（直接数字频率合成）技术是七十年代初提出的一种新的频率合成技术，它是一种心的全数字频率合成技术，其数字结构满足了现代电子系统的许多要求。
波形发生器的设计
正 文1 选题背景波形发生器又名信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。
雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用。
如今作为电子系统心脏的信号源的性能很大程度上决定了电子设备和系统的性能的提高，因此随着电子技术的不断发展，现今对信号源的频率稳定度、频谱纯度和频率范围以及信号波形的形状提出越来越高的挑战。
1.1指导思想利用NE555构成多谐振荡器产生方波，根据LM324输出的锯齿波分别通入低通滤波器和高通滤波器就可以输出正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ。
1.2 方案论证方案一：使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波，通过锯齿波发生电路产生锯齿波，然后通过一个KHz f H 10=的低通滤波器，通过滤波产生一次，8KHz 到10KHz 的正弦波，然后再让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器，输出三次正弦波。
其中滤出三次谐波的理论依据是，由于锯齿波是一个关于t 的周期函数，并且满足狄里赫莱条件：在一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积。
方案二：使用功放构成文森桥式震荡电路，产生出8KHz~10KHz 的正弦波。
接着是用NE555芯片，搭建出施密特触发电路，产生脉冲波输出；将脉冲波分别输入一个KHz f H 10=的低通滤波器和24KHz~30KHz 的带通滤波器电路中，产生一次和三次正弦波。
最初方案设计的大体思路在方案一和方案二之间犹豫不决，于是将两个电路的大体电路都进行了简单的设计，发现方案二存在很多的问题很难解决。
问题一：如果使用文森桥式震荡器产生正弦波，改变震荡频率就需要改变RC 常数，要同时改变两个R （在实际电路中，同时改变两个电容的值是很复杂的，而且这样也无法得到一个8KHZ~10KHz 的连续的频率），需要双滑动变阻器并且要保证滑动变阻器改变的值完全相同，有一定困难。
问题二：NE555芯片搭建出来的是一个简单的施密特触发器，输入正弦波之后，输出的脉冲波的占空比是不可以调整的，不满足实验要求的占空比可调的条件。
毕业设计(论文)-基于fpga的函数信号发生器的设计与实现[管理资料]
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基于FPGA的函数信号发生器的设计与实现摘要波形发生器己成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了信号源的发展方向。
直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术，其查表合成波形的方法可以满足产生任意波形的要求。
由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高函数发生器的性能，降低生产成本。
本文首先介绍了函数波形发生器的研究背景和DDS的理论。
然后详尽地叙述了用FPGA完成DDS模块的设计过程，接着分析了整个设计中应处理的问题，根据设计原理就功能上进行了划分，将整个仪器功能划分为控制模块、外围硬件、FPGA器件三个部分来实现。
最后就这三个部分分别详细地进行了阐述。
本文利用Altera的设计工具QuartuSH并结合VeI’i1og一HDL语言，采用硬件编程的方法很好地解决了这一问题。
论文最后给出了系统的测量结果，并对误差进行了一定分析，结果表明，，、三角波、锯齿波、方波，通过实验结果表明，本设计达到了预定的要求，并证明了采用软硬件结合，利用FPGA技术实现波形发生器的方法是可行的。
关键词:函数发生器，直接数字频率合成，现场可编程门阵列The Design and Realize of DDS Based on FPGAAbstractArbitrary Waveform Generator(AWG) is one of the most popular instruments in modern testing domains，Which represents the developing direction of signal sources· Direct Digital frequency Synthesis(DDS) advance dearly in full digital technology for frequency synthesis，its LUT method for synthes waveform .Adapts togenerate arbitrary Waveform· Field programable GateArray(FPGA)has the feature sof Iargeseale integration,high working frequency and ean realize lal’ge Memory,50FPGAeaneffeetivelyrealizeDDS.The of Corporation Altera ehosen to do the main digitalProcessing work，which based on its large sale and highs Peed. The 53C2440MCU ehosenasa control ehip· Inthisdesign,how to design the fpga chip and theInter faee between the FPGA and the control ehiP the the method ofSoftware and hardware Programming,the design used the software Quartus11 and languageverilog一HDL solves ，the PrineiPle of DDS and Basis of EDA technology introdueed Problem is the design are analyzed and the whole fun into three Parts:masterehiP，FPGA deviee and PeriPheral three Parts are described indetail disadvantage and thing sneed toadv anceareal Of the dissertation,or asquare wave with in the frequency rangeto20MHz .Planed and the way to use software and hardware Programming method and DDS Technology to realize Functional Waveform Generatoravailable.Keywords:DDS;FPGA;Functional Waveform Generator目录第一章绪论 ................................................ IV ............................................................................................................... IV ................................................................................................................. V ......................................................................................................... V....................................................................................................... VI .............................................................................................................. VII ...................................................................................................... VIIDMA输出方式.......................................................................... VII...................................................................................................... VII..................................................................................................... V III 第二章直接数字频率合成器的原理及性能 ................................................ I .................................................................................................................. I .......................................................................................................... I......................................................................................................... I I DDS原理 ............................................................................................. I II 第三章基于FPGA的DDS模块的实现 .......................................................... I (FPGA)简介 ............................................................................................. I II软件并建立工程 ....................................................................... I I新建Block Diagram/Schematic File并添加模块电路。
毕业设计(论文)-基于dsp的pwm波形发生器设计[管理资料]
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攀枝花学院本科毕业设计（论文）基于DSP的PWM波形发生器设计学生姓名：学生学号： 200320520075院（系）电气信息工程学院年级专业： 03级电子信息工程指导教师：二〇〇七年六月摘要PWM波形发生器在20世纪70年代有了飞速的发展,20世纪80年代,PWM波形发生器已应用到各个工程技术领域，例如在工业控制中可以用它来控制各种电机、电力电子设备、逆变器等,它不管在军用还是在民用系统中都发挥了积极的作用。
本文首先对PWM波形发生器的基本原理和目前国内外的发展状况做了简单介绍，然后介绍了基于DSP的应用系统的开发流程，并对DSP的相关知识做了全面介绍，最后针对目前波形发生器的发展状况和实际生活中的应用，提出了基于DSP的PWM波形发生器的设计方法。
论文完成了基本的硬件电路设计和软件算法设计。
硬件设计方面，基于DSP 芯片的相关特点，采用了DSP的LF2407芯片来完成本课题的硬件电路设计。
软件算法方面，根据要求采用了汇编语言进行程序设计，并给出了相关的源程序以及调试过程，最后对本设计的可行性和性能误差进行了分析。
关键词波形发生器，LF2407芯片，PWM，DSPABSTRACTThe pulse-width modulation (PWM) profile generator had the rapid development in the 20th century, in 1980s, The PWM profile generator has applied each project area of technology, For example, it can be used to control each kind of electrical machinery in the industry, the electric power, electronic installation, the inversion and so on, no matter in military or in the civil system, it has all played the positive role.This article first has made the simple introduction to the PWM profile generator basic principle and the present domestic and foreign development condition, then introduced based on the digital signal processing (DSP) application system development flow, and has made the comprehensive introduction to the DSP related knowledge, finally aimed at present in the development condition and the practical life application proposed based on the DSP PWM profile generator design method.This paper has completed the basic hardware circuit design and the software arithmetic design. The hardware design aspect, according to the DSP chip related characteristic, this paper adopted the LF2407 of DSP chip to achieve the hardware circuit design. The software algorithm aspect, according to request, it adopted the assembly language to carry on the programming, and has produced the related source program as well as the debugging process, finally has carried on the analysis to this design feasibility and the performance error.Key words profile generator, LF2407 chip, pulse-width modulation (PWM) digital signal processing(DSP)目录摘要.......................................................................................................................................... (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1 绪论 (1)引言 (1)课题背景 (1)PWM波形发生器简介 (1)PWM波形发生器的研究发展状况 (2)课题的研究目的和意义 (3)本文的主要研究内容 (3)2 DSP开发流程 (4)DSP简介 (4)DSP开发方案的设计与选择 (5)DSP系统的功能需求分析 (5)DSP算法的验证与模拟 (6)DSP开发工具的选择 (6)DSP系统调试 (7)DSP系统设计开发流程 (7)DSP处理器软、硬件开发工具简介 (9)3 PWM波形发生器的设计方法 (112)常见的设计方法简介 (112)等脉宽PWM法 (113)随机PWM (113)非线性控制PWM (133)等面积法 (143)硬件调制法 (143)空间电压矢量控制PWM (143)矢量控制PWM (154)单元脉宽调制法 (154)本文所采用的设计方法 (15)4 PWM波形发生器的硬件设计 (17)PWM波形发生器硬件结构 (17)PWM波形产生原理 (17)TMS320LF2407的介绍 (17)系统硬件组成 (18)PWM波形产生器的DSP电路设计 (20)5 PWM波形发生器的软件设计 (22)主程序流程图 (22)PWM波形产生器的DSP程序设计 (22)采用通用定时器GPT1产生PWM波形 (23)程序说明及仿真结果 (30)总结 (33)结论 (34)参考文献 (35)附录A：系统总电路图 (36)附录B：DSP系统设计的实现过程 (37)致谢........................................................................................................................................ . (38)1 绪论引言DSP（即数字信号处理器）自20世纪90年代后半期开始,逐渐成为人们关注的焦点。
基于FPGA的PWM发生器的研究与设计汇总
基于FPGA的PWM发生器的研究与设计摘要PWM(脉冲宽度调制)是一种利用数字信号来控制模拟电路的控制技术，广泛应用于电源、电机、伺服系统、通信系统等电力电子设备。
PWM技术在逆变电路中的应用最为广泛，也是变频技术的核心，同时在机床，液压位置控制系统等机械装置中也发挥着重要的作用。
PWM技术已经成为控制领域的一个热点，因此研究PWM发生器有十分重要的意义。
论文研究的主要内容是用任意波形作为调制信号通过特定的方法来产生所需要的PWM波形，任意波形的合成和PWM波形的生成是两个主要任务。
波形合成采用直接数字频率合成(DDS)技术来实现。
DDS技术以相位为地址，通过查找离散幅度数据进行波形合成，具有输出波形相位变化连续、分辨率高、频率转换速率快的优点，而且通过设置控制字可灵活方便地改变输出频率，是目前波形合成的主流方法。
实现PWM发生器的设计方法有多种，本文采用现场可编程门阵列(FPGA)来实现PWM波的产生。
FPGA的设计是以Altera公司的Quartus II软件为开发平台，采用VHDL语言为来完成内部各功能模块的设计输入、编译、仿真等调试工作，目标载体选用Altera公司的CycloneIII系列器件。
关键词：脉冲宽度调制；直接数字频率合成；现场可编程门阵列1.PWM发生器的现状及发展从信号的产生方法来说，工程上常见的PWM波产生方法有：1．三角波比较法三角波比较法根据三角载波与正弦调制波的交点来确定逆变器功率开关器件的开关时刻，可以由模拟电子电路、数字电子电路或专用大规模集成电路芯片等硬件实现，也可以用微型计算机通过软件生成SPWM。
2．滞环比较法该方法较多应用于电流跟踪控制。
此法的优点是硬件电路简单，属于实时控制方式，反应快，不用载波，输出中不含特定频率谐波分量。
其不足之处是检测信号的传感器必须是具有宽频带的高性能传感器3．空间电压矢量法空间电压矢量法(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法。
它以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想磁通圆为基准，用逆变器不同的开关模式所产生实际磁通去逼近基准圆磁通，由它们的比较结果决定逆变器的开关，形成PWM波形。
双极性SPWM波形开关点计算及其FPGA实现
Ｃａ ｃ ｌｔｏ ｆＯｎ— ｆ ｗｉｃ ｎｇ Ｐｏ ｎ ｓｏ ｐｏａ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ Ｓ ｔ ｈｉ ｉ ｔ ｆＢｉ ｌ ｒ ＳＰＷ Ｍ ａ ｅ Ｗ ｖ ａ ａｉａ ｉｎ Ｏ ＰＷ Ｍ ｓ ｄ ｏ ｎｄ Ｒｅ ｌ ｔｏ ｆＳ ｚ Ｂａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ
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Ａｂ ｔａｃ ：Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃ ｐｅ ｏ ｈ ａｕ ｅ ｓ ｍｐｌ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ＰＷ Ｍ 。ａ ｍｅｈ ｄ ｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ — ｓｒ ｔ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆｔ ｅ ｎ ｔｒ ａ ｉ ｔ ｏ ｆＳ ｎ ｔ ｏ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ａ ｂ ｕ ｈ ｅ ｌ ａｉｎ ｏ ＰＷ Ｍ ｖ ａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ ｎ ｔ ｂ．Ｔｈ ａ ａｏ ｎ． ｆ ｗｉｃ ｉ ｇ ｐ ｏ ｔ ｒ ａ ｏ ｔｔ ｅ ｒａ ｉ ｔｏ ｆＳ ｚ ｗａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｄ Ｍａｌ ａ ｅ ｄ ｔ ｆｏ ｏ ｓ ｔｈ ｎ ｉｎ ｓｗｅ ｅｃ ｕ． ｃ ｌ ｔｄ ｏｆｉ ｅ ｆｒｔ Ｔｈ ｎ ｔｅ ｃ ｕ ｔ ｒｗａ ｓ ｄ ｔ ｒ ｎ ｌ ｔ ｈｅ ｅ ｄ ｔ ｎｔ ｈｅ ｎ ｍｂ ｒｏ ｈ ｕ ｓ ｓ ｕ ａｅ ｆ ｎ ｓ． ｌ ｉ ｅ ｈ ｏ ｎ ｅ ｓｕ ｅ ｏ ｔａ ｓａ ｅｔ ｓ ａ ａ ｉ ｏ ｔ ｕ ｅ ｆｔ ｅ ｐ ｌｅ ．ｗｈ ｃ ｉｈ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｏ ｔｏ ｈ ｅ ｅ ｒｇ ｅ ｍｅ ｔｏ Ｗ Ｍ ｖ ｓｕ ｅ ｏ ｃ ｎｒ ｌｔ ｅ ｌ ｖ ｌｔｉ ｇ ｒｍｏ ｎ ｆＳＰ ｗａ ｅ．Ｍｉｂａａ ｅ ｍｅｈ ｄ ｗａ ｐ ｌｅ ｎ ｅ ｓ ｆｃｒ ｓ ｌｎｃ ｔ ｏ ｓａ ｐ ｉｄ ｉ ａ ｅ ｏ ｉ．
基于单片机的PWM波形发生器(双路)
基于单片机的PWM波发生器（双路）目录1. 题目理解 (1)1.1. 技术要求 (1)1.2. 工作要求 (1)1.3. 调压 (1)1.4. 变流 (1)2. 整体框图 (1)3. 工作原理 (1)3.1. PWM原理 (2)3.2. 系统主要构成 (2)4. 工作过程 (3)5. 程序流程简图 (3)6. 主要模块说明 (5)6.1. ADC0809 (5)6.2. 74HC138 (5)6.3. ULN2803 (6)6.4. 74HC573 (7)6.5. Digitron (8)6.6. 晶振和复位 (8)6.7. AT89C52 (9)7. 原理图 (10)8. PCB图 (11)9. 系统程序 (12)9.1. 逐点比较法 (12)9.2. 面积等效法 (17)9.3. 两个子函数 (23)10. 总结 (26)基于单片机的PWM波形发生器（双路）1.题目理解1.1.技术要求（1）输出两路ＰＷＭ波；（2）ＰＷＭ波参数可以通过按键调整；（3）交互界面友好，布局合理大方；（4）五个功能按键。
1.2.工作要求（1）总体结构框图；（2）通过理论分析和计算选择电路参数；（3）根据功能要求，确定键盘控制功能；（4）根据原理图焊接电路板；（5）用Altium Desinger Winter 09画电路图与PCB图；（6）采用Ｃ语言编写检测程序和应用程序并通过调试；（7）撰写设计报告和答辩PPT。
PWM广泛应用于各行各业，两种典型代表分化出两种理解：1.3.调压。
通过调节占空比调压，占空比为，输出电压；占空比为，输出电压。
如直流斩波构成的直流脉宽调速系统。
1.4.变流。
其中，逆变是PWM最先应用的领域。
如用正弦信号调制出来的SPWM加在惯性环节上等效于正弦波，通俗来讲，就是调制一个正弦波。
本组实现变流调制。
2.整体框图3.工作原理3.1. PWM原理3.1.1. PWM最基本的理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节上，其效果基本相同。
SPWM脉冲发生器-方波变正弦波
摘要本系统是一个SPWＭ脉冲发生器。
整个系统是以单片机A T89c51为核心，通过编程产生低频波信号，再通过LM358放大电路和滤波电路将波形信号进行处理，最后由示波器显示波形，而波形频率可以通过按键来改变，并且将波形的模式和修改的频率通过LCD12864显示，以便了解当前波形模式和所修改后的频率。
经试验测试，系统满足设计的基本要求，而且系统的电路结构简单，优越性强。
关键字：SPWＭ脉冲发生器单片机A T89c51波形信号LM358放大电路滤波电路AbstractThis system is a SPWM pulse generator. The whole system is chip-computer AT89c51, through the programming produce low-frequency waveform signal, again through the amplifier circuit LM358 and filter circuit will waveform signal processing, the last oscilloscope displa y, but by the frequency changes through the button to revise the present wave frequency, and between the mode and modification of the wave frequency through the LCD12864 shows, in order to understand the revised model and frequency waveforms. After the tes t, this system meet the design requirement, system structure is simple, the circuit strong superiority.Key word: SPWM pulse generator single-chip microcomputer AT89c51 waveform signal LM358 amplifier circuit filter circuit目录摘要 (1)一、系统设计 (1)1.1方案的比较与选择 (1)1.1.1芯片的选择 (1)1.1.2信号处理的选择 (1)1.1.3按键模块的选择 (1)1.1.4显示模块的选择 (1)1.1.5信号的放大和滤波电路的选择 (2)1.2系统框图 (2)二、单元硬件电路设计 (3)2.1控制电路部分 (3)2.1.1 时钟电路 (3)2.1.2 复位电路 (4)2.2 按键模块 (4)2.3显示模块 (4)2.4放大、滤波电路 (5)三、算法和软件设计 (5)3.1理论分析和计算 (6)3.2软件流程 (7)四、系统测试 (8)4.1频率测试 (8)4.2误差分析 (8)五、总结 (8)参考文献 (9)附录 (9)附录一 (9)附录二 (10)一、系统设计1.1方案的比较与选择1.1.1芯片的选择本系统采用的控制芯片是单片机A T89C51，A T89C51是一种4K字节FLASH存储器的低电压、高性能的CMOS8位微处理器，有优异的性价比，集成度高，控制功能强。
(完整word版)SPWM全桥逆变器主功率电路和控制电路设计
SPWM全桥逆变器主功率电路和控制电路设计一．设计目的通过电力电子技术的学习,熟悉无源逆变概念；采用全桥拓扑并用全控器件MOSFET形成主电路拓扑，设计逆变器硬件电路，并能开环工作。
熟悉全桥逆变器拓扑,掌握逆变原理，实现正弦波输出要素，设计SPWM逆变器控制信号发生电路。
输入:48VDC 输出：40VAC/400HZ二．设计任务(1）掌握全桥逆变的概念，分析全桥逆变器中每个元件的作用；（2）分析正弦脉宽调制SPWM原理，及硬件电路实现形式;（3）应用Protel 制作SPWM 逆变器线路图；（4)根据线路图制作硬件,并调试；三．设计原理电路组成及工作原理分析：电路主要由正弦波和三角波发生电路，控制电路和逆变电路组成。
电路中所用到的元器件主要有ICL8038，运算放大器LF353,比较器LM311，IR2110,MOSFET，CD4069，电阻电容及齐纳二极管组成。
控制电路分析：当电路开始工作，首先由ICL8038产生的正弦波和三角波，正弦波和三角波的幅值由可调电阻来控制，得到的波可以通过LF353运算放大器构成的反相电路进行反向，得到方向相反的正弦波,正弦波与三角波信号通过LM311比较芯片产生SPWM脉冲。
主电路分析:本次设计我们采用倍频式SPWM技术，在开关频率不变的情况下，达到输出频率倍增的效果。
IR2110用于驱动全桥逆变器用以控制MOSFET的通断,在IR2110的外围电路使用二极管和齐纳二极管防止MOSFET的同时导通而击穿。
如下图所示，MOSFET采用2SK1825，4个2SK1825两两串联后并联成桥式逆变主电路，U输入为出入电压,VDC输出电压,电容C1、C3为VCC的滤波电容，电容C2、C4为自举电容，二极管为自举二极管。
MOSFET的驱动采用芯片IR2110驱动，2个IR2110芯片分别驱动桥式逆变主电路的2个桥臂。
工作时，两个IR2110(1）和IR2110（2）的输入SPWM脉冲是相反的，两个IR2110分别驱动不同桥臂的MOSFET管,IR2110（1)的HO驱动Q1、IR2110(1)的LO驱动Q2,IR2110（2）的HO驱动Q3、IR2110（2）的LO驱动Q4，由于输入的两个SPWM脉冲是相反的，2个桥臂上的MOSFET管会交叉导通，即Q1、Q3同时导通或者Q2、Q4同时导通,两种情况依次循环导通，从而完成逆变。
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基于FPGA的自治型SPWM波形发生器的设计正弦脉宽调制（SPWM）手艺在以电压源逆变电路为焦点的电力电子装配中有着普遍的应用,若何发生SPWM脉冲序列及其实现手段是PWM手艺的关头。
操作模拟斗劲法,对三角载波与正弦调制波进行斗劲,即可发生SPWM脉冲;操作数字算法和按时逻辑,也可发生SPWM脉冲［5］。
今朝已有多种微措置器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）自己集成稀有字化PWM发生电路［3］。
模拟体例简单直不美观,但与数字节制孀居口未便,难以知足复杂要求;数字体例结构矫捷,尤正弦脉宽调制（SPWM）手艺在以电压源逆变电路为焦点的电力电子装配中有着普遍的应用,若何发生SPWM脉冲序列及其实现手段是PWM手艺的关头。
操作模拟斗劲法,对三角载波与正弦调制波进行斗劲,即可发生SPWM脉冲;操作数字算法和按时逻辑,也可发生SPWM脉冲［5］。
今朝已有多种微措置器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）自己集成稀有字化PWM发生电路［3］。
模拟体例简单直不美观,但与数字节制孀居口未便,难以知足复杂要求;数字体例结构矫捷,尤其是微措置器内置了PWM发生器的,使用加倍便利。
凡是状况下,微措置器经由过程按时刻断处事轨范发生SPWM 脉冲,在每个载波周期必需进行间断措置,对措置速度要求较高,年夜而也限制了载波频率进一步的提高,同时微措置器的措置使命也加倍繁重。
文献［1］指出,微措置器中不确定的间断响应会导致PWM脉冲的相位股栗。
FPGA以其靠得住性高、功耗低、保密性强等特点,在电子产物设计中获得普遍的应用。
文献［1］～［5］也阐述了FPGA或CPLD在PWM脉冲发生时刻的计较仍由微措置器来完成,现实上微措置器的使命仍然繁重。
作者针对静止抵偿器（STATCOM）对SPWM脉冲发生器的特定要求,采用A lt era公司的FLEX10K10芯片开发了一种专用SPWM波形发生器,微措置器只需在需要时改变逆变器PWM调制深度即可,其余工作全由FPGA完成,年夜而年夜年夜减轻了CPU的承担。
SPWM发生事理针对静止抵偿器的电路结构,要求SPWM发生器可以发出三相六路PWM脉冲旌旗灯号,脉冲宽度应按照微措置器输出的调制深度来调节。
SPWM脉冲发生体例采用三角载波与正弦调制波斗劲的传统体例,可是三角载波、正弦调制波和斗劲逻辑等均采用基于FPGA的数字化体例来实现。
该SPWM发生器的内部逻辑结构。
总线接口逻辑单元首先级受来自微措置器的调制深度旌旗灯号并锁存,正弦调制波发生电路在同步旌旗灯号浸染下年夜正弦函数表篡夺尺度正弦旌旗灯号幅值,与调制深度相乘,得出正弦调制旌旗灯号幅值。
三角载波发生电路在同步旌旗灯号浸染下,经由过程可逆计数器,发出三角载波幅值。
正弦调制波幅值与三角载波幅值进行斗劲,就可以发生出SPWM脉冲旌旗灯号。
逻辑设计SPWM脉冲发生器由微措置器总线接口电路、三角载波发生电路、正弦调制波发生电路、正弦函数表和斗劲节制电路等逻辑功能模块组成。
总线接口单元总线接口电路如图2所示的微措置孀居口电路部门。
其中D0～D7为数据总线,芯片选择旌旗灯号为CS,写旌旗灯号为WR,总线地址选择旌旗灯号为A0～A2。
微措置孀居口电路首要用于FPGA芯片领受来自微措置器的调制深度旌旗灯号。
三角载波发生器操作可逆计数器对系统时钟进行计数。
计数器先执行加法,年夜0计数到255,再执行减法计数年夜255到0,年夜而实现三角载波。
三角载波的峰峰值为255。
正弦调制波发生器FPGA芯片只能综合一些简单的加、减、乘、除等算术逻辑,要其实现正弦函数的计较很是不经济,正弦调制波的发生经由过程查正弦函数表来完成。
在FPGA芯片内部斥地一块ROM区域,将离散时刻正弦波幅值存入其中。
在需要时,按摄影位与地址一一对应的关系年夜表中依次读出即可。
因为FPGA芯片的硬件资阅暌剐限,若何有用的操作资本成为很是关头的一点。
考虑到正弦的周期性与对称性,是以在ROM表中只需存正弦函数\frac{ }{2}周期的波形数据即可。
在本设计中,一个正弦波周期内共采样2048个点,相位分辩率为0.176,而现实在ROM 表中只需存512个采样点,这样年夜年夜削减了芯片硬件资本的耗损。
正弦调制波幅值的调节PWM脉冲发生器必需按照正弦调制波幅值的巨细来调整PWM脉冲的宽度。
在本设计中,因为三角载波峰值固定,正弦调制波幅值仅由调制深度抉择。
FPGA芯片经由过程总线接口年夜微措置寡领受到调制深度旌旗灯号,再操作乘法器对年夜正弦函数表中掏出的正弦幅值进行调制深度加权调整。
设调制深度为,当前时刻正弦幅值为Sin_Data, 操作下式得出正弦调制波幅值Data为：Data＝（＊Sin_Data）/255取值规模［0～1］本设计采用双极性调制体例,而三角载波的取值规模为0～255,其中位线值为127,故现实发生的正弦调制波幅值按照下列公式进行调整,其中Adjust为调整后的正弦调制波数据。
Adjust =127＋Data { 2 k < Data<(2k+1) } k=0.1.2......N Adjust =127－Data {(2k+1) <Data<(2k+2) } k=0.1.2......N三相正弦旌旗灯号的发生针对静止抵偿器主电路,需要发生出三个相位彼此互差120的SPWM 脉冲旌旗灯号。
而经由过程一个正弦函数表来发出三相正弦旌旗灯号,不仅需要考虑三个正弦旌旗灯号的肇端相位,而且需要三个可逆计数器分袂来节制查找正弦函数表。
例如,在本设计中发生三个初相位为零,相位互差120的三相正弦旌旗灯号。
如图3所示,A相首先年夜正弦函数表的地址0起头累加读起,当读到地址90处,再年夜地址90处累减读到地址0处,这样在A相可逆计数器的节制下,就可以获得周期为的单向半波正弦旌旗灯号;C相首先年夜正弦函数表的地址60起头递减读起,当读到地址0处,再年夜地址0处递增读到地址90处,然后年夜地址90处递减读到地址0处,这样在C相可逆计数器的节制下,就可以获得周期为、初相位滞后A相60的单向半波正弦旌旗灯号;同理,B相年夜正弦函数表的地址60起头累加读起,在B相可逆计数器的节制下,就可以获得周期为、初相位滞后C相60的单向半波正弦旌旗灯号。
这样,经由过程一个\frac{ }{2}周期的正弦函数表,就可以发出三个相位互差60、周期为的单向半波正弦旌旗灯号。
然后,查出的数据经由正弦调制波幅值调节,使输出的三个单向半波正弦幅值知足设计的幅值调节要求后,再与三角载波进行斗劲,就可以得出三个相位互差120的SPWM脉冲旌旗灯号。
因为三相正弦旌旗灯号的发生在整个系统设计中很是关头,下面给出VHDL设计的首要轨范。
process(clk)variable m :integer range 511 downto 0beginif clk''event and clk=''1''then;发生A相地址if SAdir=''1'' then;SAdir为A相可逆计数器的标识表记标帜位,当为"1"计数器递增m:=1+melse m:=m-1;当SAdir＝"0",计数器递减end ifA_Address<=m; A_Address为A相对应查找内部ROM表的地址值end ifend processprocess(clk)variable m, n :integer range 511 downto 0beginif clk''event and clk=''1''then; 发生C相地址if SCdir=''0'' thenm:=m+1;else n:=n-1;m:=341+n; C相首先年夜60处起头递减发生查表地址end if;C_ Address<=m;end process;process(clk)variable m, n :integer range 511 downto 0 ;beginif clk''event and clk=''1''then;发生B相地址if SBCdir=''1'' thenn:=n+1;m:=341+n;保证B相首先年夜60处起头递增发生查表地址else m:=m-1;end if;B_ Address <=m;end if;end process;process(Div_clk,AA,BB,CC,input)beginif Div_clk''event and Div_clk=''1'' then ;Div_clk为clk的分频时钟if AA=''1'' then;AA为A相查表节制位,当为"1"时,年夜ROM中取正弦值,q<= A_ Address ; q为ROM表对应正弦值的地址进口A_Data<= *ROM_Data;为输入的调制深度,ROM_Data为ROM正弦表的正弦值PA<=A_Data(14 downto 8);除法运算,舍取最低8位实现elsif BB=''1'' then;AA为A相查表节制位,当为"1"时,年夜ROM 中取正弦值,q<= B_ Address; PB<=B_Data(14 downto 8); B_Data<= *ROM_Data; elsif CC=''1'' thenq<= C_ Address ; PC<=C_Data(14 downto 8); C_Data<= *ROM_Data; end if; end if;end process;process(clk,flagA)beginif clk''event and clk=''1'' thenif flagA=''1'' then;flagA为A不异步旌旗灯号节制位,flagA=''1''暗示当前A相正弦－－波处于正半周期A_Adjust<=PA+"1111111" ;正半周期正弦调制波幅值调整elsifflagA=''0'' then;flagA=''1''暗示当前A相正弦波处于处于负半周期A_Adjust<="1111111"- PA;负半周期调幅end if;end if;End process;系统逻辑与时序功能仿真操作MAX+PlusII的波形仿真功能可以获得芯片输入输出仿真图。