实验六 DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS（直接数字频率合成）信号发生器是一种数字技术制造高质量频率合成信号的装备。
本文将介绍DDS信号发生器的设计原理、关键技术和性能评估。
一、设计原理：DDS信号发生器的设计原理基于数字频率合成技术，其核心是数字信号处理器（DSP）和数字锁相环（PLL）。
DDS信号发生器通过频率控制字（FTW）和相位控制字（PTW）控制DDS芯片的输出频率、波形和相位。
在DDS芯片中，数字频率合成器通过数模转换器将较高的待合成信号转换为模拟信号，进而通过滤波器、放大器等模拟电路产生高质量的输出信号。
二、关键技术：1.高精度的频率合成：DDS信号发生器需要具备高精度的频率合成能力。
此需求需要DDS芯片具备较高的分辨率和较低的相位噪声。
分辨率是DDS芯片产生频率变化最小步进的能力，通常用位数来表示。
较高的分辨率可以确保DDS信号发生器输出的频率表现更加连续平滑。
相位噪声则与DDS芯片的时钟抖动、量化噪声等因素有关，较低的相位噪声能够保证信号在频谱中的纯净度。
2.高动态范围的输出：DDS信号发生器通常需要提供广泛的频率范围和大范围内的输出功率调节。
此需求需要DDS芯片具备高动态范围的输出能力。
动态范围包括频率动态范围和幅度动态范围。
频率动态范围是指DDS信号发生器能够合成的频率范围，幅度动态范围则指DDS信号发生器能够调节的输出功率范围。
通过优化DDS芯片的设计，可以提高输出的动态范围。
3.高速的输出信号更新：DDS信号发生器需要具备快速更新输出信号的能力。
通常，DDS芯片具备更高的时钟频率和更大的内存储存能力可以实现更高的输出信号更新速率。
高速更新输出信号可以保证DDS信号发生器能够满足实时调节信号的需求。
三、性能评估：DDS信号发生器的性能评估包括频率稳定度、相位噪声、调制信号质量等几个方面。
频率稳定度是指DDS信号发生器输出频率的稳定性，通常通过测量短期和长期的频率漂移来评估。
相位噪声则是度量DDS信号发生器输出信号相位纯净度的参数，使用杂散频谱测量方法和相位噪声密度谱评估。
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现DDS（Direct Digital Synthesis）技术是一种基于数字信号处理的频率合成技术，通过数字方式生成正弦波信号。
DDS信号发生器可以用于科学实验、通信系统中的频率合成、音频处理等应用领域。
通过DDS技术，可以实现高精度、稳定性好、频率范围广的信号发生器。
DDS信号发生器的基本原理是：通过一个相位累加器、一个频率累加器和一个波表，来生成一个时域上的正弦波信号，并将其转换为模拟电压信号输出。
相位累加器用来控制波表中的每个周期的采样点，频率累加器用来控制相位累加器的步进。
波表中存储了一个完整的正弦波周期的数值，波表的长度决定了信号发生器的频率分辨率。
DDS信号发生器的主要模块包括：时钟模块、相位累加器、频率累加器、波表和数模转换器。
时钟模块是DDS信号发生器的产生步进信号的时钟源，可以采用稳定的晶振或者时钟信号源。
时钟信号的频率决定了DDS信号发生器的输出信号的频率精度。
相位累加器是DDS信号发生器的核心模块，它接收时钟信号，并根据频率累加器的输入生成一个相位累加信号。
相位累加器可以采用简化的模数累加器，根据时钟信号的周期计算脉冲个数，每当相位累加信号增加一个固定的脉冲数时，波表就输出一个采样点。
频率累加器实时地改变相位累加器的步进，从而改变信号发生器的输出频率。
频率累加器可以通过输入一个控制信号来改变频率累加器的增加或减少的步进大小，从而实现更精细的频率调节。
波表是DDS信号发生器的存储波形数据的模块。
它包含了一个完整的正弦波周期的采样点的数值，波表的长度决定了信号发生器的输出信号的频率分辨率。
波表的数据可以事先存储在ROM中，也可以动态生成。
数模转换器将生成的波形数据转换为模拟电压信号输出。
数模转换器的位宽决定了输出信号的精度，位宽越大，精度越高。
除了上述基本模块，DDS信号发生器还可以添加比较器、滤波器等模块，以实现输出电平调节、滤波等功能。
实验六 DDS信号发生器设计
实验五DDS信号发生器设计一．实验目的：学习利用EDA技术和FPGA实现直接数字频率综合器DDS的设计。
二．实验设备：1．电脑，quartus ii 集成开发环境2．GX_SOPC_EP3C10_EDK系统三．实验实训要求1．使用quartus ii 集成开发环境完成直接数字频率综合器DDS的设计2．利用GX_SOPC_EP3C10_EDK系统和电脑完成实验并观察波形四．实验原理：参考6.12节。
图6-72是根据图6-71的基本DDS原理框图作出的电路原理图的顶层设计，其中相位累加器的位宽是32。
图中共有六组元件模块和一些接口，说明如下：图6-72 DDS信号发生器顶层原理图(1) 32位加法器ADDER32。
由LPM_ADD_SUB宏模块构成。
设置了2级流水线结构，使其在时钟控制下有更高的运算速度和输入数据稳定性。
(2) 32位寄存器DFF32。
由LPM_FF宏模块担任。
ADDER32与DFF32构成一个32位相位累加器，其高8位A[31..24]作为波形数据ROM的地址。
(3) 正弦波形数据ROM。
正弦波形数据ROM模块sin_8X8的地址线和数据线位宽都是8位。
这就是说，其中的一个周期的正弦波数据有256个，每个数据有8位。
其输出可以接一个8位的高速DAC。
ROM中的MIF数据文件可用专用软件工具获得，这里不再深入探讨。
(4) 频率控制字输入B[20..17]由计数器CNT4B产生。
本来的频率控制字是32位的，但为了方便实验验证，把高于20和低于17的输入位预先设置成0或1。
频率控制字B[31..0]与由DAC[7..0]驱动的DAC 的正弦信号频率的关系，可以由公式CLK out f B f 322]0..31[ 算出。
其中f out 为DAC 输出的正弦波信号频率，f clk 是CLK 的时钟频率，直接输入是50MHz ，接入锁相环后可达到更高频率。
频率上限要看DAC 的速度。
如果接高速DAC ，如10位的5651，输出速度可达180MHz 。
DDS信号发生器设计
实验12-9. DDS信号发生器设计程序设计与硬件实验
AD_DA板与FPGA EP1C6/12接口原理图详细说明可参考《SOPC_EDA实验讲义》
AD_DA板与FPGA EP1C3接口原理图详细说明可参考《SOPC_EDA实验讲义》
位频率控制字，
、键1给出
相位控制字，已在程序中预设
32Pin RAM/ROM与FPGA接口原理图
详细说明可参考《SOPC_EDA实验讲义》
模式1的电路结构
选择模式1
时钟选择Clock5=20MHz 打开+/-12V电源
32Pin RAM/ROM与FPGA接口原理图
详细说明可参考《SOPC_EDA实验讲义》
接示波器Y2端
接示波器Y1端
短路帽向下接：
时钟选择Clock5=20MHz
K X 康芯科技FWORD 是8位频率控制字，由模式1的键2、键1给出
数码管2/1显示键2/1给出的频率字11H
K X康芯科技
示波器波形
位频率控制字，
的键2、键1给出
K X SignalTapII设置。
DDS信号发生器实验报告含原理图PCB和代码
电子信息技术综合实训报告格式竞赛题名称：《DDS信号发生器的设计》队员名称：评阅人签名：2012年9月15日1、设计思路描述：本设计是一个以AT89C51单片机为核心基于DAC0832芯片的DDS信号发生器。
信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出正弦波和三角波，波形的转换可通过软件控制。
本设计通过按键选择波形，经过AT89C51单片机将数据输出到DAC0832，由数字信号转变为模拟信号，再通过运放器稳定地输出到示波器上。
原理框图如下：2、硬件电路图：DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件,芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。
D/A转换结果采用电流形式输出。
要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。
运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。
该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL电路或微机电路相接。
下面是DAC0832引脚图和内部结构电路图DAC0832引脚功能说明：DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。
ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。
CS：片选信号输入线，低电平有效。
WR1：为输入寄存器的写选通信号。
XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
WR2：为DAC寄存器写选通输入线。
Iout1:电流输出线。
当输入全为1时Iout1最大。
Iout2: 电流输出线。
其值与Iout1之和为一常数。
Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻。
Vcc:电源输入线 (+5v~+15v)Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v)AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地。
DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好。
主控电路及数模转换电路分别如下：主控电路数模转换电路3软件流程图：4测试方法描述：运用proteus软件设计好电路图，将程序代码编译好以后载入proteus中的AT89C51芯片进行仿真。
DDS信号发生器设计和实现
DDS信号发生器设计和实现一、引言DDS（Direct Digital Synthesis）是一种基于数字信号处理技术的信号发生器设计方法。
DDS信号发生器是通过数字的方式直接生成模拟信号，相比传统的方法，具有频率稳定、调制灵活、抗干扰能力强等优势，广泛应用于频率合成、通信系统测试、医疗设备、雷达系统等领域。
本文将介绍DDS信号发生器的设计和实现。
二、DDS信号发生器的原理1.相位累加器：负责生成一个连续增加的相位角，通常以一个固定精度的二进制数表示。
2.频率控制器：用于控制相位累加器的相位角速度，从而控制信号的频率。
3.数字到模拟转换器：将相位累加器的输出转换为模拟信号。
4.系统时钟：提供时钟信号给相位累加器和频率控制器。
三、DDS信号发生器的设计步骤1.确定要生成的信号的频率范围和精度需求。
2. 选择适合的数字信号处理器或FPGA进行设计。
常用的DSP芯片有AD9910、AD9858等，FPGA则可选择Xilinx、Altera等厂商的产品。
3.根据需求设计相位累加器和频率控制器，相位累加器的位数和频率控制器的速度决定了信号的精度。
4.确定数字到模拟转换器的采样率和分辨率，选择合适的D/A转换芯片。
5. 编写控制程序和信号生成算法，包括相位累加器和频率控制器的控制。
可以使用C语言、Verilog HDL等进行编程。
6.进行硬件的布局和连线，将各个组件按照设计要求进行连接。
7.进行电源和接地的设计，确保稳定的供电和减少噪声干扰。
8.进行数字信号处理器或FPGA的编程，烧录控制程序。
9.进行信号输出测试，调整参数和算法，确保生成的信号符合要求。
10.编写使用说明书和性能测试报告，并对信号发生器进行完整性和可靠性测试。
四、DDS信号发生器的实现案例以实现一个简单的正弦信号发生器为例，介绍DDS信号发生器的实现过程。
1.确定生成的正弦信号范围为1Hz~10kHz，精度为0.1Hz。
2. 选择Xilinx的FPGA芯片，根据需要设计12位的相位累加器和24位的频率控制器。
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS（Direct Digital Synthesis）信号发生器是一种数字信号发生器，通过数字方式产生任意频率、任意波形的信号。
在信号处理中，DDS信号发生器具有重要的作用，例如在通信系统、音频信号生成、测试测量仪器等领域都需要使用到DDS信号发生器。
DDS信号发生器基本原理是通过数字的方式产生一个频率为Fs的正弦波，然后对该正弦波进行相位和幅度的调制，从而得到所需要的信号。
具体来说，DDS信号发生器主要由相位累加器、相位查找表、数字控制振荡器（NCO）以及低通滤波器等组成。
首先是相位累加器，它主要用于产生相位信息。
通过一个计时器不断累加一个步进量，得到一个连续变化的相位值。
相位累加器的工作原理是通过一个加法器加上步进量，然后将结果输出给相位查找表。
接下来是相位查找表，它主要用于存储正弦波的值。
相位查找表中存储了一个完整周期的正弦波值，根据相位累加器的输出值，可以从相位查找表中读取相应的正弦波值。
然后是数字控制振荡器（NCO），它主要用于控制频率。
通过调整相位累加器的步进量，可以改变输出信号的频率。
当相位累加器的步进量为1时，输出信号的频率为Fs。
当步进量为2时，输出信号的频率为Fs/2，以此类推。
最后是低通滤波器，它主要用于去除由于相位调制引起的高频成分。
由于DDS信号发生器在频率上是离散的，会产生一些高频的杂散信号。
通过使用低通滤波器，可以去除这些高频成分，得到我们所需要的信号。
综上所述，DDS信号发生器通过数字方式产生信号，具有灵活性高、调制精度高的优点。
在DDS信号发生器的设计中，需要注意一些关键参数的选择，例如采样率、分辨率、时钟稳定性等。
此外，还需要注意信号输出的波形质量、相位噪声、非线性失真等指标的优化。
在实际应用中，DDS信号发生器通常需要结合外部DAC（数字模拟转换器）芯片进行实现。
DAC芯片将数字信号转换为模拟信号，从而输出到各种应用中。
总而言之，DDS信号发生器是一种重要的数字信号发生器，通过数字方式产生任意频率、任意波形的信号。
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）信号发生器是一种利用数字技术生成的高精度、高稳定度的周期性信号的设备。
它被广泛应用在电子测试、通信、雷达等领域。
首先是数字频率合成器（NCO），它是DDS信号发生器的核心部件。
NCO的主要任务是根据输入的控制参数（如频率、相位、振幅等），生成相应的数字信号序列。
在DDS信号发生器中，通常采用三角函数公式来生成幅度为1的正弦波或余弦波。
为了提高频率精度，NCO的输入通常由一个高精度的时钟和一个相位累加器组成。
相位累加器根据时钟信号进行累加，并通过查表方式生成相应的输出信号。
第二个重要模块是数字控制模块（DCM）。
DCM主要用于控制DDS信号发生器的频率、相位和振幅等参数。
用户可以通过控制接口输入相应的参数值，DCM会将这些参数值与NCO的输出信号进行运算，并控制相位累加器的速度和方向，从而实现对输出信号的控制。
此外，DCM还可以通过锁相环（PLL）技术来提高输出信号的稳定性和精度。
第三个模块是数字模拟转换器（DAC），它主要负责将数字信号转换为模拟信号。
DDS信号发生器中的DAC要求具有高速、高分辨率和低失真的特点，以保证输出信号的质量。
目前，比较常见的DAC有多比特模数转换器和多片并联数字到模数转换器。
在设计中，需要根据具体应用来选择合适的DAC。
最后是低通滤波器（LPF），其主要作用是滤除DAC输出信号中的高频噪声和杂散成分，保证输出信号的纯净度。
LPF通常采用RC滤波电路或者数字滤波器来实现，其中数字滤波器可以根据需求进行设计，具有灵活性和可调性。
在DDS信号发生器设计中，还有一些其他的关键问题需要考虑。
例如，时钟源的选择和稳定性、电源和地线的布局、抗干扰能力等。
此外，DDS信号发生器的接口设计也非常重要，它可以通过数字接口、模拟接口、触发接口等与外部设备进行连接和控制。
总之，DDS信号发生器设计需要综合考虑多个方面的因素，如精度、稳定性、抗干扰能力、易用性等。
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现_毕业设计(论文)
毕业设计设计题目：基于DDS技术的信号发生器的设计与实现基于DDS技术的信号发生器的设计与实现摘要DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。
与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。
本设计采用单片机为核心处理器，利用键盘输入信号的参数，控制DDS的AD9850模块产生信号，信号的参数在LCD1602上显示，完成正弦信号和方波信号的输出，用示波器输出验证。
DDS是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。
时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。
与传统的频率合成方法相比，DDS合成信号具有频率切换时间短、频率分辨率高、相位变化连续等诸多优点。
使用单片机灵活的控制能力与AD9850的高性能、高集成度相结合，可以克服传统DDS设计中的不足，从而设计开发出性能优良的信号发生器系统。
关键词：单片机直接数字频率合成AD9850 DDSDesign and Implementation of the SignalGenerator Based on DDS TechnologyAbstractDDS is Direct Digital frequency Synthesizer (Direct Digital Synthesizer) English abbreviations. Compared with the traditional frequency synthesizer, with low cost, DDS low power consumption, high resolution and fast converting speed time and so on, widely used in telecommunications and electronic instruments field, is to realize equipment full digital a key technology.This design uses the single chip processor as the core, using a keyboard input signal parameters, control of DDS AD9850 module produce signals, the signal parameters in LCD1602 show that the complete sine signal and square wave signal output, the output with an oscilloscope validation.DDS is A full digital frequency synthesizer, by phase accumulators, waveform ROM, D/A converter and low pass filter composition. The clock frequency after A given, the output depends on the frequency of the signal frequency control word, the frequency resolution depends on accumulators digits, phase resolution depends on the ROM address line digits, amplitude quantization noise depends on the ROM data A word length and D/A converter digits. And the frequency of the traditional method than the synthesis, DDS synthesis signal has a frequency switching frequency of short time, high resolution and continuous phase changes, and many other advantages. Using single chip microcomputer control of the flexible ability and high performance, high level of integration of the AD9850 combination, can overcome the disadvantage of the traditional DDS design, to design the developed good performance of signal generator system.Key word:MCU; direct digital frequency synthesis;AD9850;DDS目录1 引言 (1)2DDS概要 (2)2.1DDS介绍 (2)2.1.1 DDS结构 (2)2.1.2典型的DDS函数发生器 (3)2.2DDS数学原理 (5)3 总体设计方案 (8)3.1系统设计原理 (8)3.2总体设计框图 (8)4 系统硬件模块的组成 (9)4.1单片机控制模块 (9)4.1.1 STC89C52主要性能 (9)4.1.2 STC89C52功能特性描述 (9)4.1.3 时钟电路 (11)4.1.4复位电路 (11)4.2AD9850模块 (12)4.2.1 AD9850简介 (12)4.2.2 AD9850的控制字与控制时序 (14)4.2.3单片机与AD9850的接口 (15)4.3滤波电路设计 (15)4.4键盘控制模块 (16)4.5LCD显示模块 (16)4.5.1液晶显示器显示原理 (16)4.5.2 1602LCD引脚与时序 (17)4.6A/D转换模块 (20)5 软件设计与调试 (21)5.1程序流程图 (21)5.2软件调试 (22)5.2.1 keil编程工具介绍 (22)5.2.2 STC-ISP下载工具介绍 (23)6 硬件电路制作 (24)6.1原理图的绘制 (24)6.2电路实现的基本步骤 (24)6.3硬件测试波形图 (25)7 结论 (27)谢辞 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
DDS信号发生器制作
DDS信号发生器制作DDS（Direct Digital Synthesis）信号发生器是一种数字信号发生器，它使用数字信号处理技术直接产生目标频率的信号。
相比于传统的模拟信号发生器，DDS信号发生器具有更高的频率稳定性、更好的频谱纯净度和更灵活的频率、相位和振幅调节能力。
在许多仪器测量、通信、雷达、医学诊断等领域都有着广泛的应用。
DDS信号发生器的核心是一个数字信号处理器（DSP），其基本原理是使用一个定时器或频率计数器作为时基，通过特殊的数字频率控制字（Frequency Tuning Word）对一个数字控制振荡器（NCO）进行调节，从而产生目标频率的输出信号。
频率控制字可以通过不同的方法输入，如通过前端面板控制、通过计算机软件控制等。
通过不同的控制字输入，DDS信号发生器可以产生不同频率、相位、振幅的输出信号。
DDS信号发生器的基本结构包括频率控制模块、相位控制模块和振幅控制模块。
频率控制模块用于选择目标输出频率，并计算对应的频率控制字；相位控制模块用于选择目标输出相位，并计算对应的相位控制字；振幅控制模块用于选择目标输出振幅，并计算对应的振幅控制字。
这些控制字通过直接控制数字控制振荡器的相位累加、频率增量和振幅增益，从而实现对输出信号的调节。
DDS信号发生器在实际应用中，通常需要具备以下功能：输出频率范围广、频率分辨率高、频率稳定度好、低谐波和噪声水平、精确的相位调节、输出波形形状可变等。
为了达到这些要求，DDS信号发生器通常包括高性能的时钟源、高速数字模拟转换器、高速存储器、高速加法器以及高精度的参考时钟等核心组件。
1.硬件设计：包括选取合适的数字信号处理器和外围电路、设计时钟源和频率控制模块、选择和设计高速数字模拟转换器等。
2.软件设计：包括编写数字信号处理器的程序，实现频率、相位和振幅的控制、设置输出波形的形状和参数等功能。
3.系统调试：包括硬件的电路调试和软件的程序调试，确保整个DDS 信号发生器的运行稳定和输出信号的准确性。
DDS信号发生器实验报告含原理图PCB和代码
电子信息技术综合实训报告格式竞赛题名称：《DDS信号发生器的设计》队员名称：评阅人签名：2012年9月15日1、设计思路描述：本设计是一个以AT89C51单片机为核心基于DAC0832芯片的DDS信号发生器。
信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出正弦波和三角波，波形的转换可通过软件控制。
本设计通过按键选择波形，经过AT89C51单片机将数据输出到DAC0832，由数字信号转变为模拟信号，再通过运放器稳定地输出到示波器上。
原理框图如下：2、硬件电路图：DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件,芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。
D/A转换结果采用电流形式输出。
要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。
运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。
该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL电路或微机电路相接。
下面是DAC0832引脚图和内部结构电路图DAC0832引脚功能说明：DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。
ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。
CS：片选信号输入线，低电平有效。
WR1：为输入寄存器的写选通信号。
XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
WR2：为DAC寄存器写选通输入线。
Iout1:电流输出线。
当输入全为1时Iout1最大。
Iout2: 电流输出线。
其值与Iout1之和为一常数。
Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻。
Vcc:电源输入线(+5v~+15v)Vref:基准电压输入线(-10v~+10v)AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地。
DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好。
主控电路及数模转换电路分别如下：主控电路数模转换电路3软件流程图：4测试方法描述：运用proteus软件设计好电路图，将程序代码编译好以后载入proteus中的AT89C51芯片进行仿真。
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现
基于DDS技术的信号发生器的设计与实现DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）技术是一种通过数字方式产生任意波形信号的技术。
DDS信号发生器是一种能够产生可控频率、幅度和相位的信号的设备。
本文将介绍基于DDS技术的信号发生器的设计与实现。
首先，信号发生器的核心部件是DDS芯片。
DDS芯片是一种集成电路，能够通过数字方式产生任意波形信号。
它包含一个相位累加器和一个查找表。
相位累加器用于生成连续的相位值，而查找表则用于根据相位值输出相应的幅度值。
通过不断更新相位累加器的数值，就可以产生连续的信号。
然后，需要一个高性能的时钟源来提供DDS芯片所需的时钟信号。
一般使用晶振来提供稳定的时钟信号。
时钟信号的频率决定了DDS芯片所能产生的最高频率。
因此，选择合适的晶振对于信号发生器的性能和稳定性至关重要。
接下来，需要设计一个控制电路来控制DDS芯片的工作模式。
控制电路可以通过按键、旋钮或者电脑串口等方式与用户进行交互。
用户可以通过控制电路设定信号的频率、幅度和相位等参数。
控制电路接收用户输入的数据，并将数据传输给DDS芯片进行处理。
在实现过程中，还需要一块数模转换器（DAC）将DDS芯片输出的数字信号转换为模拟信号。
DAC负责将DDS芯片输出的数字信号转换为与之对应的模拟信号。
数模转换的精度直接影响信号发生器的性能，因此需要选择高性能的DAC。
最后，可以通过一个显示屏显示当前信号的频率、幅度和相位等参数。
显示屏可以直接与控制电路相连，通过控制电路获取当前信号的参数，并将参数显示在屏幕上。
这样用户可以直观地了解当前信号的状态。
总结起来，基于DDS技术的信号发生器的设计与实现包括选择合适的DDS芯片、时钟源和DAC，设计控制电路和显示屏，并将各部件进行连接。
通过这些步骤可以实现一个功能完善的信号发生器，能够产生任意波形信号，并提供简单的用户界面进行参数设置和显示。
基于DDS的信号发生器设计
基于DDS的信号发生器设计一、引言信号发生器是电子测量仪表中常见的一种设备，用于产生具有不同特性的信号，以便在各种实验、测试和校准工作中使用。
传统的信号发生器通常通过模拟电路来实现，但由于其受到尺寸、可调性和稳定性等限制，逐渐被数字信号发生器（DDS）所取代。
DDS信号发生器利用数字技术直接生成信号，具有调频范围广、频率稳定度高、精度高等优点。
二、DDS技术原理DDS技术（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）是一种通过数字信号直接合成模拟信号的技术，它将数字信号与时钟同步，并通过数模转换得到模拟信号。
DDS技术的实现核心是相位累加器、数控振荡器和数模转换器。
相位累加器用于累加相位值，数控振荡器通过相位值生成相应频率的信号，而数模转换器将生成的数字信号转换为模拟信号。
基于DDS的信号发生器可以通过使用FPGA（Field Programmable Gate Array）和AD（Analog Devices）公司的AD9854芯片来实现。
使用FPGA实现相位累加器和控制逻辑，AD9854负责生成模拟信号。
下面是基于DDS的信号发生器的设计步骤：1.系统架构设计DDS信号发生器可分为控制模块、相位累加模块、频率累加模块和数模转换模块。
控制模块负责接收用户输入的参数，并控制相位、频率等；相位累加模块负责相位的累加和输出；频率累加模块负责频率的累加和输出；数模转换模块负责将数字信号转换为模拟信号。
2.相位累加模块设计相位累加器使用FPGA中的计数器模块实现。
设置计数器的位宽，根据所需的相位分辨率来确定。
通过改变计数器的初始值和计数步长，可以实现相位的变化。
3.频率累加模块设计频率累加器使用FPGA中的加法器模块实现。
根据所需的频率范围和分辨率，对加法器的输入信号进行控制，实现频率的变化。
4.数模转换器设计AD9854芯片负责将数字信号转换为模拟信号。
将FPGA中的数字信号输入AD9854中，经过数模转换后输出模拟信号。
基于DDS信号发生器的设计
基于DDS信号发生器的设计基于DDS（Direct Digital Synthesis）信号发生器的设计是一种使用数字技术生成模拟信号的方法。
DDS信号发生器采用数字频率合成技术，具有频率范围广、频率分辨率高、频率稳定性好等优点，被广泛应用于通信、测量、无线电频率合成等领域。
在本文中，将详细介绍基于DDS信号发生器的设计方案。
一、DDS信号发生器的基本原理DDS信号发生器利用数字技术生成模拟信号，主要由时钟、相位累加器（Phase Accumulator）、相位调制器（Phase Modulator）和数模转换器（Digital-to-Analog Converter）等部分组成。
其基本原理如下：1.时钟：提供稳定的时钟信号，作为DDS信号发生器的时间基准。
2.相位累加器：接收时钟信号，用于累加相位增量，并生成数字相位信息。
3.相位调制器：将数字相位信息转换为模拟的、连续的相位信息。
4.数模转换器：将相位信息转换为模拟信号，并提供给外部使用。
二、基于DDS信号发生器的设计方案1.频率范围：DDS信号发生器的频率范围应满足实际应用需求。
一般DDS芯片的频率范围为几千Hz到几百兆Hz，可以选择适当的芯片。
2.频率分辨率：DDS信号发生器的频率分辨率应足够高，能够满足对精细频率调整的需求。
一般DDS芯片的频率分辨率为1Hz或更高。
3.频率稳定性：DDS信号发生器的频率稳定性应较高，能够保证频率输出的准确性和稳定性。
可以通过选择高质量的时钟源来提高频率稳定性。
4.输出波形：DDS信号发生器可以生成多种波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
设计时应根据应用需求选择适合的波形。
5.控制接口：DDS信号发生器通常需提供控制接口，如USB、串口、以太网等，方便用户对信号发生器进行控制和调整。
设计方案可以按以下步骤进行：1.选择DDS芯片：根据需求选择合适的DDS芯片，如AD9850、AD9833等。
2.系统架构设计：根据芯片和性能要求设计系统架构，包括时钟源、数模转换器、滤波电路等。
基于dds技术的信号发生器设计与实现
基于dds技术的信号发生器设计与实现基于DDS技术的信号发生器设计与实现1、引言信号发生器是电子测试与测量领域中的重要仪器之一，用于产生各种形式的信号，以供电子设备的测试、校准和研发使用。
传统的信号发生器通常采用模拟电路设计，存在精度不高、调节麻烦等问题。
而基于Direct Digital Synthesis (DDS) 技术的信号发生器，能够以数字方式生成精确的任意波形信号，具备灵活性、精度高、调节方便等特点。
本文将重点探讨基于DDS技术的信号发生器的设计与实现。
2、DDS技术原理DDS技术是一种通过数字方式生成任意波形信号的技术，其核心是一个快速数字频率合成器 (NCO)。
NCO通过参考频率和累加器的相位变化，生成具有不同频率、相位和幅度的数字信号，然后通过数字模拟转换器 (DAC) 将数字信号转换为模拟信号输出。
DDS技术的关键在于通过调整参考频率和相位累加器的步进值，可以在很短的时间内生成高精度和高稳定度的任意波形信号。
3、基于DDS技术的信号发生器设计在设计基于DDS技术的信号发生器时，需要考虑以下几个关键要素：3.1 参考频率参考频率是DDS信号发生器中的基准频率，它决定了信号发生器能够产生的最高频率。
通常选择一个稳定、精确的参考时钟作为参考频率源，这可以是一个稳定的晶振或者其他同步源。
参考频率的选择应当考虑设备的应用场景，以及对生成信号频率范围和分辨率的需求。
3.2 相位累加器相位累加器是DDS技术中的核心组成部分，它记录了信号的相位信息，并根据参考频率的步进值来更新相位。
相位累加器的位宽决定了相位分辨率，位宽越高，相位分辨率越高，生成的信号表现越精细。
相位累加器的更新速度也决定了信号发生器的输出速率，更新速度越快，信号发生器的输出频率范围越大。
3.3 数字模拟转换器DDS技术生成的是数字信号，因此需要通过数字模拟转换器将数字信号转换为模拟信号输出。
DAC的精度和速度决定了信号发生器的输出质量和速率。
DDS信号发生器
DDS 信号发生器一、设计要求利用FPGA+DAC ，设计一个DDS 信号发生器，分辨率优于1Hz ，ROM 表长度8位、位宽10位，输出频率优于100kHz （每周期大于50个点），显示信号频率/频率控制字（可切换），直接输入频率控制字或输出频率。
二、设计分析DDS 信号发生器原理图如下：参数选择：DDS 的最小分辨率 优于1Hz DDS 的输出频率优于100KHz（1）输出频率优于100kHz （即每个周期T 大于50个点）fc/100k>50即fc>5M ，则应选取fc=10M,即基准时钟选择10MHz 。
（2）假设M 选择18位的，那么Foutmax=2^18*10M/2^24=10^7/64=156250Hz >100kHz ，那么频率控制字M 选择18位的。
（3）根据要求最小分辨率应优于1Hz ，Δf min= fc/2^n=10*10^6/2^n<1计 算得n=24，即相位累加器选择24位的，这时Δfmin=0.593<1Hz 。
M 2t cou N =f f Ncf f 2min=∆三、电路实现原理：通过频率控制字控制相位累加，直至溢出，取其高8位作为查询sin表的地址，从而控制输出的波形。
1、调用QuartusII中的宏模块加法器与宏模块寄存器构成相位累加器模块。
（1）宏模块加法器（2）宏模块寄存器（3）相位累加器模块2、调用QuartusII中的宏模块ROM存储正弦波sin表。
3、DDS信号发生器总体电路B[17..0]为18位的频率控制字，相位累加器为24位，输出10位数据给DAC。
四、仿真结果五、实际测试数据通过实验箱上的按键，改变频率控制字的大小，用示波器测出实际输出频率并与LED上显示的理论数据相比较。
示波器显示数值频率控制字M 频率显示数值理论频率数值（十进制）38201 02174d.00000C 137.0372 K 137.0243 K18201 00e61C.000339 58.9086 K 58.8993 K04e01 002e74.000eef 11.8927 K 11.9024 K00145 0000c1.000114 193.716 Hz 193.725 Hz000c2 00007C.000337 124.0863 Hz 115.631 Hz00062 00003d.000aa3 61.027 Hz 58.4123 Hz 由电路测试数据可知，测试结果与理论数据几乎相等，则实验设计正确。
DDS信号发生器设计和实现
0 引言信号源是电子产品测量与调试、部队设备技术保障等领域的基本电子设备。
随着科学技术的发展和测量技术的进步，普通的信号发生器已无法满足目前日益发展的电子技术领域的生产调试需要。
而DDS技术是一种新兴的直接数字频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪声低、可编程、全数字化易于集成、体积小、重量轻等优点，因而在雷达及通信等领域具有广泛的应用前景。
1系统设计方案本文提出的采用DDS作为信号发生核心器件的全数控函数信号发生器设计方案，根据输出信号波形类型可设置、输出信号幅度和频率可数控、输出频率宽等要求，选用了美国A／D公司的AD9850芯片，并通过单片机程序控制和处理AD9850的32位频率控制字，再经放大后加至以数字电位器为核心的数字衰减网络，从而实现了信号幅度、频率、类型以及输出等选项的全数字控制。
该函数信号发生器的结构如图1所示。
本系统主要由单片机、DDS直接频率信号合成器、数字衰减电路、真有效值转换模块、A／D转换模块、数字积分选择电路等部分组成。
2 DDS的基本原理直接数字频率合成器(Derect Digital Synthesizer)是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。
一个直接数字频率合成器通常由相位累加器、加法器、波形存储ROM、D／A转换器和低通滤波器(LPF)组成。
DDS的组成结构如图2所示。
其中，K为频率控制字(也叫相位增量)，P为相位控制字，W为波形控制字，fc为参考时钟频率，N为相位累加器的字长，D为ROM数据位及D／A转换器的字长。
相位累加器在时钟fc的控制下以步长K累加，输出的N位二进制码与相位控制字P、波形控制字W相加后作为波形ROM的地址来对波形ROM进行寻址，波形ROM输出的D位幅度码S(n)经D／A转换变成阶梯波S(t)后，再经过低通滤波器平滑，就可以得到合成的信号波形。
由于合成的信号波形取决于波形ROM中存放的幅度码，因此，用DDS可以合成任意波形。
DDS信号发生器设计
目录绪论 (1)1 系统设计 (2)1.1方案论证 (2)1.1.1 信号模块 (2)1.1.2 控制模块 (3)1.1.3 显示模块 (4)1.1.4 键盘输入模块 (4)1.1.5 系统各模块的最终方案 (4)1．2理论分析与计算 (5)1.2.1 频率精度计算 (5)1.2.2 DDS的理论分析 (5)1.2.3 DDS的参数计算 (6)2 硬件系统设计 (7)2．1硬件元器件的选用 (7)2.1.1 C8051F020控制芯片简介 (7)2.1.2 AD9954简介 (9)2．2单元硬件电路设计 (13)2.2.1 矩阵(4×4)键盘电路 (13)2.2.2 电源电路 (14)2.2.3 电压调幅电路 (14)2.2.4 方波电路 (14)2.2.5 三角波电路 (15)3 软件系统设计 (16)3.1程序流程图 (16)4 系统测试 (19)4.1仿真测试 (19)4.2指标测试 (19)4.3测试方法 (20)5 结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录一对AD9954编程的主要源程序清单 (25)附录二LCD显示子程序 (35)摘要：随着数字集成电路、微电子技术和EDA技术的深入研究，DDS技术以其有别于其它频率合成技术的优越性能和特点，成为现代频率合成技术中的佼佼者。
根据题目要求，我们以单片机C8051F020芯片和AD9954芯片为核心，辅以必要的模拟电路，设计一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波。
该系统主要由控制模块、信号模块、显示模块、键盘输入模块构成。
仅用单片AD9954就实现了直接数字频率合成技术（DDS），产生稳幅正弦波。
输出的正弦波经过比较电路来实现方波的输出，而三角波则是在方波的基础上通过接入积分电路来实现的。
单片机对内部寄存器控制，AD9954就可以产生一个频谱纯净、频率和相位都可编程控制且稳定性很好的模拟波形，整个系统结构紧凑，电路简单，功能强大，可扩展性强。
DDS函数信号发生器的设计
DDS函数信号发生器的设计第一篇：DDS函数信号发生器的设计DDS函数信号发生器的设计、仿真及下载一、实验设计① 利用DDS（Direct DIgital Frequency Synthesis，即直接数字频率合成）技术产生稳定的正弦波，三角波和方波输出，输出频率为10~1000kHz且频率可调，步进为10Hz，1kHz，10kHz，100kHz。
② 用VerilogHDL进行建模和模拟仿真，再利用FPGA进行实现D/A转换。
③ 下载到DE0板上利用VGA端口的一个四位孔进行A/D转换显示在示波器上。
二、实验原理一个直接数字频率合成器由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。
DDS的原理框图如下所示：图 1 直接数字频率合成器原理图其中K为频率控制字，fc为时钟频率，N为相位累加器的字长，D为ROM数据位及D/A转换器的字长。
相位累加器在时钟 fc的控制下以步长K作为累加，输出N位二进制码作为波形ROM的地址，对波形ROM进行寻址，波形ROM输出的幅码S（n）经D/A转换器变成梯形波S（t）,再经低通滤波器平滑后就可以得到合成的信号波形了。
合成的信号波形形状取决于波形ROM中存放的幅码，因此用DDS可以产生任意波形。
【来自百度】本设计中直接利用DE0开发板通过D/A转换得到输出波形，省略了低通滤波器这一环节。
DDS工作流程示意图：DDS的具体实现框图：三、实验内容：1、相位累加器和数据锁存器的设计本设计采用模24的二进制累加器和寄存器，其中累加器和寄存器在一个模块中，只取锁存数据的高十位作为查表的地址值。
//地址计数器模块；module counter(clk,fre_word,address);input clk;//声明系统时钟为clkinput [23:0] fre_word;//声明24为频率控制字output reg [9:0] address;reg [23:0] phaseadder;always @(posedge clk)beginphaseadder=phaseadder+fre_word;address=phaseadder[23 :14];//地址取输出锁存后十位（对应波形为一个周期取1024点）end endmodule2、波形存储器设计本设计要求DDS系统能输出方波、三角波及正弦波三种波形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验五DDS信号发生器设计
一．实验目的：学习利用EDA技术和FPGA实现直接数字频率综合器DDS的设计。
二．实验设备：
1．电脑，quartus ii 集成开发环境
2．GX_SOPC_EP3C10_EDK系统
三．实验实训要求
1．使用quartus ii 集成开发环境完成直接数字频率综合器DDS的设计
2．利用GX_SOPC_EP3C10_EDK系统和电脑完成实验并观察波形
四．实验原理：参考6.12节。
图6-72是根据图6-71的基本DDS原理框图作出的电路原理图的顶层设计，其中相位累加器的位宽是32。
图中共有六组元件模块和一些接口，说明如下：
图6-72 DDS信号发生器顶层原理图
(1) 32位加法器ADDER32。
由LPM_ADD_SUB宏模块构成。
设置了2级流水线结构，使其在时钟控制下有更高的运算速度和输入数据稳定性。
(2) 32位寄存器DFF32。
由LPM_FF宏模块担任。
ADDER32与DFF32构成一个32位相位累加器，其高8位A[31..24]作为波形数据ROM的地址。
(3) 正弦波形数据ROM。
正弦波形数据ROM模块sin_8X8的地址线和数据线位宽都是8位。
这就是说，其中的一个周期的正弦波数据有256个，每个数据有8位。
其输出可以接一个8位的高速DAC。
ROM中的MIF数据文件可用专用软件工具获得，这里不再深入探讨。
(4) 频率控制字输入B[20..17]由计数器CNT4B产生。
本来的频率控制字是32位的，但为了方便实验验证，把高于20和低于17的输入位预先设置成0或1。
频率控制字B[31..0]与由DAC[7..0]驱动的DAC 的正弦信号频率的关系，可以由公式CLK out f B f 322
]0..31[ 算出。
其中f out 为DAC 输出的正弦波信号频率，f clk 是CLK 的时钟频率，直接输入是50MHz ，接入锁相环后可达到更高频率。
频率上限要看DAC 的速度。
如果接高速DAC ，如10位的5651，输出速度可达180MHz 。
但应该注意，5651需要一个与数据输入频率相同的工作时钟驱动，这就是图6-72中的DAC_CLK ，它用于作为外部DAC 的工作时钟。
当B[20..17]=0FH 、01H 时，DAC 输出数据的速度有很大不同。
图6-73是图6-72电路的仿真波形。
尽管这个波形只是局部的，但也能看出DDS 的部分性能。
即随着频率字B[20..0]的加大，电路中ROM 的数据输出的速度也将提高。
(5) DAC 驱动数据口DAC[7..0]。
如果外部DAC 是DAC0832，只需将DAC[7..0]输出给0832即可，信号频率算法不变，而且要注意0832的速度只有1MHz 。
五．实验内容
根据图6-72完成整体设计和仿真测试，深入了解其功能，并由仿真结果进一步说明DDS 的原理。
完成编译和下载，用嵌入式逻辑分析仪观察输出波形。
1.绘制并完成电路原理图
(1) 用LPM_ADD_SUB 宏模块生成32位加法器ADDER32。
(2) 用LPM_FF 宏模块生成32位寄存器DFF32。
(3) 用ROM:1-PORT 生成正弦波形数据ROM 。
(4) 生成lut8x8.mif 文件，实现8X8正弦波形文件，并写入ROM 。
(5) 用LPM_COUNTER宏模块生成4位计数器，并用D触发器构成2进制分频器，生成逻辑分析仪所需时钟信号COUT。
(6) 用LPM_COUNTER宏模块生成4位计数器CNT4B，用作频率控制字，并将输入引脚定义为91，即GX_SOPC_EP3C10_EDK系统板的key1，产生从0H~FH的作频率控制字，是输出频率发生对应的变化。
(7) 用ATLPLL宏模块生成PLL电路，输出频率为20MHz，亦可生成更高的频率。
(8) 参考图6-72连接其他线路。
2. 用嵌入式逻辑分析仪观察输出波形
(1) 打开SignalTapII编辑窗口完成设置
选择File→New命令，，在New窗口中选择SignalTap II Logic Analyzer File。
单击OK按钮，即出现SignalTap II编辑窗口，如图4-30所示。
首先单击上排的Instance栏内的auto_signaltap_0，更改此名为dds，这是其为了调入待测信号名，在下栏的空白处双击，即弹出Node Finder
窗口，再于Filter栏选择“Pins: output",单击List按钮，即在左栏出现与此工程相关的所有输出信号。
选择需要观察的信号名：4位输出总线F[3..0]、正弦输出总线信号PA[7..0]。
单击OK按钮后即可将这些信号调入SignalTap II信号观察窗口。
将工程的输出分频时钟信号COUT兼作逻辑分析仪的采样叫钟。
单击窗口左下角的Setup选项卡，选择右端signal configuration 下方Clock栏右侧的“…”按钮，即出现Node Finder窗口，为了说明和演示方便，选择计数器工程的输出分频时钟信号COUT作为逻辑分析仪的采样时钟，接着在Data框的Sample Depth栏选择采样深度为2K位。
选择File→Save As命令，输入此SignalTapTI文件名为test.stp（默认文件名stpl，不修改也可）。
单击“保存”按钮后，将出现个提示：“Do you want to enable SignalTapII …”，单击“是”按钮，表示同意再次编译时将此SignalTap II文件（核）与工程(ddsp)捆绑在一起综合／适配，以便一同被下载进FPGA芯片中去完成实时测试任务。
(2) 编译下载、启动SignalTap II进行采样与分析
首先选择Processing—Start Compilation命令，启动全程编泽。
接着打开电源，连接JTAG口，设定通信模式。
打开编程窗口准备下载SOF文件。
最后下载文件ddsp.sof。
也可以利用SignalTap II Analyzer窗口来下载SOF文件。
单击Instance名cnts，再单击Processing菜单的Autorun Analysis按钮，启动SignalTap II连续采样。
这时就能在SignalTap II数据窗口通过JTAG 口观察到来自开发板上FPGA内部的实时信号。
如果希望观察到可形成类似模拟波形的数字信号波形，可以右击所要观察的总线信号名(如PA)，在弹出的菜单中选择总线显示模式Bus Display Format为Unsigned Line Chart，即可获得“模拟信号波形”。
(3)引脚定义说明
(4)实验板操作
跳线器连接在F1_SW1_JP1(2-3)，下载程序到实验板上，运行SignalTap II Analyzer 观察PA输出的模拟信号波形，通过按动按键F1_SW1改变CNT4B计数值，并通过led1~4观察结果，对照此结果可发现随着CNT4B数值改变，输出波形的频率发生对应得变化。
六．思考题：如果不作截断，此例的频率精度和相位精度分别是多少？
基于GX_SOPC_EP3C10_EDK系统的演示示例：./EXP_DDS/DDSP。