dds实验报告

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核磁共振实验报告

核磁共振实验报告

1、前言和实验目的

核磁共振是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中磁能级之间发生共振跃迁的现象。本实验的样品在外磁场中,外磁场使样品核能级因核自旋不同的取向而分裂,在数千高斯外磁场下核能级的裂距一般在射频波段,样品在射频电磁波作用下,粒子吸收电磁波的能量,从而产生核能级的跃迁。1932年发现中子后,才认识到核自旋是质子自旋和中子自旋之和,质子和中子都是自旋角动量为2 的费米子,只有质子数和中子数两者或其一为奇数时,核才有非零的核磁矩,正是这种磁性核才能产生核磁共振。

核磁共振信号可提供物质结构的丰富信息,如谱线的宽度、形状、面积、谱线在频率或磁场刻度上的准确位置、谱线的精细结构、超精细结构、弛豫时间等,加之是对样品的无损测量,广泛的应用于分子结构的确定、液相和固相的动力学研究、医用诊断、固体物理学、分析化学、分子生物学等领域,是确定物质结构、组成和性质的重要实验方法。核磁共振还是磁场测量和校准磁强计的标准方法之一,其不确定度可达001.0±%。

实验目的:

(1)掌握核磁共振的实验原理和方法

(2)用核磁共振方法校准外磁场B ,测量氟核的F g 因子以及横向驰豫时间2T

2、实验原理

如原子处在磁场中会发生能级分裂一样,许多原子核处在磁场中也会发生能级的分裂,因为

原子核也存在自旋现象。质子和中子都是自旋角动量等于2 的费米子,当质子数和中子数都为偶数时原子核的磁矩为0,当其一为奇数时原子核磁矩为半整数,当两个都为奇数时核磁矩为整数。只有具有核磁矩的原子核才有核磁共振现象。 我们知道在微观世界里物理量都只能取分立的值,即都是量子化的。原子核的角动量也只能取分立的值 )1(+=

DDS实验报告

DDS实验报告

电子线路课程设计 --直接数字频率合成器(DDS)

2014 年 11 月

摘要

本实验通过使用 QuartusⅡ软件,并结合数字逻辑电路的知识设计,使用DDS 的方法设计一个任意频率的正弦信号发生器,要求具有频率控制、相位控制、以及使能开关等功能。在此基础上,本实验还设计了扩展功能,包括测频、切换波形,动态显示。在控制电路的作用下能实现保持、清零功能,另外还能同时显示输出频率、相位控制字、频率控制字。在利用 QuartusⅡ进行相应的设计、仿真、调试后下载到SmartSOPC实验实现 D/A转换,验证实验的准确性,并用示波器观察输出波形。

关键词:SmartSOPC实验箱 QUARTUSⅡ数字频率合成仿真

Abstract

This experiment is based on QuartusⅡ,with the help of knowledge relating to the digital logic circuits and system design,to design a sine signal generator which generates any frequency by the method of DDS. This generator is provided with the functions of frequency control,phase control and switch control. Based on the basic design,I also design extra functions,including frequency measurement,changes of wave forms and dynamic display.The control circuit can be maintained time clearing and time keeping functions,and also shows the output frequency,phase control characters,frequency control word. All the designing and simulating work are based on QuartusⅡ. After all the work finished on computer, I downloaded the final circuit to SmartSOPC experiment system to realize the transformation of D/A ,and then test the accuracy of the design by means of oscilloscope observing the wave forms.

DDS设计实验报告

DDS设计实验报告

DDS 设计实验报告实验名称:直接数字频率合成器

指导老师:花汉兵,姜萍

姓名:陈维兵

学号:114108000808

院系:能源与动力工程学院

1

目录

目录

摘要 ................................ 2 正文

一、 设计内容 ..................................... 3 二、 设计原理 .................................. 3 三、 设计要求 .................................. 5 四、 设计思路以及部分电路图 .................... 6 五、 实验感想 ..................................... 16 六、参考书目

.16

摘要

本文介绍的是数字频率合成器(DDS)的设计以及其附加功能的拓展,附加功能有双通道显示、多波形显示、输出频率测量,另外,本文还介绍了一些在原有数字频率合成器的基础上做一些改进的想法和思路,虽然有的想法并没有实施,但是,作为一种参考也未尝不可。希望本文对读者有所帮助。

关键字:数字频率合成,附加功能,改进想法

Abstract

The page introduces the design of the Direct Digital Frequency Synthesizer , which shorts for DDS , and other new more additions of it , the additions includes double-rows vision , wave-patterns vision , measuring of the output frequency , what 'msore , this page introduces many more thoughts of improving the system which has been made ,even though the thoughts have not been applied , still they are good references for we and you .Wishing it helpful to you.

DDS 直接数字频率合成器 实验报告

DDS 直接数字频率合成器  实验报告

直接数字频率合成器(DDS)

实验报告

课程名称电类综合实验

实验名称直接数字频率合成器设计

实验日期2015.6.1—2013.6.4

学生专业测试计量技术及仪器

学生学号114101002268

学生姓名陈静

实验室名称基础实验楼237

教师姓名花汉兵

成绩

摘要

直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer 简称DDFS 或DDS)是一种基于全数字技术,从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。本篇报告主要介绍设计完成直接数字频率合成器DDS的过程。其输出频率及相位均可控制,且能输出正弦波、余弦波、方波、锯齿波等五种波形,经过转换后在示波器上显示。经控制能够实现保持、清零功能。除此之外,还能同时显示出频率控制字、相位控制字和输出频率的值。实验要求分析整个电路的工作原理,并分别说明了各子模块的设计原理,依据各模块之间的逻辑关系,将各电路整合到一块,形成一个总体电路。本实验在Quartus Ⅱ环境下进行设计,并下载到SmartSOPC实验系统中进行硬件测试。最终对实验结果进行分析并总结出在实验过程中出现的问题以及提出解决方案。

关键词:Quartus Ⅱ直接数字频率合成器波形频率相位调节

Abstract

The Direct Digital Frequency Synthesizer is a technology based on fully digital technique, a frequency combination technique syntheses a required waveform from concept of phase. This report introduces the design to the completion of the process of direct digital frequency synthesizer DDS. The output frequency and phase can be controlled, and can output sine, cosine, triangle wave, square wave, sawtooth wave, which are displayed on the oscilloscope after conversation. Can be achieved by the control to maintain clear function. Further can simultaneously display the value of the frequency, the phase control word and the output frequency. The experimental design in the Quartus Ⅱenvironment, the last hardware test download to SmartSOPC experimental system. The final results will be analyzed, the matter will be put forward and the settling plan can be given at last.

DDS程序设计实验报告

DDS程序设计实验报告

摘要

本文利用QuartusII软件设计一个可以具有清零端、使能端,可以进行频率控制、相位控制,可以测定频率并且显示出来的直接数字频率合成器。同时本文对DDS进行了附加功能的设计,增加了节省ROM,余弦波,方波,三角波,锯齿波的波形,最后进行了AM调制。本文详细描述了每个模块原理和电路图,对DDS电路进行了合理的设计

关键词:DDS 节省ROM AM调制QuartusII

Abstract

The report designs a Direct Digital Synthesizer (DDS) which can reset, enable, change frequency and phase, measure frequency and show it by QuartusII. As the same time, the DDS adds extral design, adds the saving ROM, cosine, square waveform, triangle wave, sawtooth. At last, the artical adds the AM modulation. The artical analyzes the theory and design of all works detailly and design the DDS.

Keywords: DDS save ROM AM modulation QuartusII

目录

一.实验内容 (4)

二.实验目的 (4)

实验1 DDS信号源实验报告

实验1  DDS信号源实验报告

实验1 DDS信号源实验报告

学号:222012315220065 姓名:唐小彬

一、实验目的

1.了解DDS信号源的组成及工作原理;

2.掌握DDS信号源使用方法;

3.掌握DDS信号源各种输出信号的测试;

4.配合示波器完成系统测试。

二、实验仪器

1.DDS信号源

2. 100M双踪示波器1台

三、实验原理

1.DDS信号产生原理

直接数字频率合成(DDS—Digital Direct Frequency Synthesis),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。

图2-1 DDS信号产生原理

DDS信号源模块硬件上由cortex-m3内核的ARM芯片(STM32)和外围电路构成。在该模块中,我们用到STM32芯片的一路AD采集(对应插孔调制输入)和两路DAC输出(分别对应插孔P03.P04)。抽样脉冲形成电路(P09)信号由STM32时钟配置PWM模式输出,调幅、调频信号通过向STM32写入相应的采样点数组,由时钟触发两路DAC同步循环分别输出其已调信号与载波信号。对于外加信号的AM调制,由STM32的AD对外加音频信号进行采样,在时钟触发下当前采样值与载波信号数组的相应值进行相应算法处理,并将该值保存输出到DAC,然后循环进行这个过程,就实现了对外部音频信号的AM调制。

实验箱的DDS信号源能够输出抽样脉冲(PWM)、正弦波、三角波、方波、扫频信号、调幅波(AM)、双边带(DSB)、调频波(FM)及对外部输入信号进行AM调制输出。

dds实验报告

dds实验报告

dds实验报告

南京理⼯⼤学

电⼦线路课程设计

--------直接数字频率合成器

学⽣姓名:林晓峰学号:912104220143 专业:通信⼯程

指导教师:谭雪琴

2014年12⽉18⽇

摘要:

本次实验利⽤QuartusII7.0软件并采⽤DDS技术、FPGA芯⽚和D/A转换器,设计了⼀个直接数字频率信号合成器,具有频率控制、相位控制、测频、显⽰多种波形等功能。

并利⽤QuartusII7.0软件对电路进⾏了详细的仿真,同时通过SMART SOPC实验箱和⽰波器对电路的实验结果进⾏验证。Abstract:

This experient introduces using QuartusII7.0software, DDS technology,FPGA chip and D/A converter to design a multi—output waveform signal generator in which the frequency and phase are controllable and test frequency,display waveform. It also make the use of software QuartusII7.0 a detailed circuit simulation, and verify the circuit experimental results through SMART SOPC experiment box and the oscilloscope.

DDS信号发生器实验报告

DDS信号发生器实验报告

DDS信号发生器

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、实验原理

实验原理参考教材6.4节和6.11节相关内容。

三、实验内容

1、实验原理参考教材6.4节相关内容。根据6.4.2节和例6-10,在Quartus II上

完成简易正弦信号发生器设计,进行编辑、编译、综合、适配、仿真;

2、使用SignalTap II测试;

3、硬件测试:进行引脚锁定及硬件测试。信号输出的D/A使用DAC0832,注

意其转换速率是1μs。下载到实验系统上,接上D/A模块,用示波器测试输出波形;

4、按照教材图6-72完成DDS信号发生器设计,进行编辑、编译、综合、适配、仿真,引脚锁定及硬件测试。

5、建立.mif格式文件。

四、实验步骤

1、建立.mif文件:

(1)设定全局参数:

(2)设定波形:

(3)文件保存:

2、新建工程:

3、LPM—ROM定制:(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)sinrom源程序:

module SIN_CNT(RST,CLK,EN,Q,AR); output [7:0] Q;

input [6:0] AR;

input EN,CLK,RST;

wire [6:0] TMP;

reg[6:0] Q1;

reg[7:0] F;

reg C;

always @(posedge CLK)

if(F<AR) F<=F+1;

else

begin

F=8'b00;

C=~C;

end

always @(posedge CLK or negedge RST)

if(!RST) Q1<=7'b0000000;

DDS 直接数字频率合成器 实验报告(DOC)

DDS 直接数字频率合成器  实验报告(DOC)

直接数字频率合成器(DDS)

实验报告

课程名称电类综合实验

实验名称直接数字频率合成器设计

实验日期2015.6.1—2013.6.4

学生专业测试计量技术及仪器

学生学号114101002268

学生姓名陈静

实验室名称基础实验楼237

教师姓名花汉兵

成绩

摘要

直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer 简称DDFS 或DDS)是一种基于全数字技术,从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。本篇报告主要介绍设计完成直接数字频率合成器DDS的过程。其输出频率及相位均可控制,且能输出正弦波、余弦波、方波、锯齿波等五种波形,经过转换后在示波器上显示。经控制能够实现保持、清零功能。除此之外,还能同时显示出频率控制字、相位控制字和输出频率的值。实验要求分析整个电路的工作原理,并分别说明了各子模块的设计原理,依据各模块之间的逻辑关系,将各电路整合到一块,形成一个总体电路。本实验在Quartus Ⅱ环境下进行设计,并下载到SmartSOPC实验系统中进行硬件测试。最终对实验结果进行分析并总结出在实验过程中出现的问题以及提出解决方案。

关键词:Quartus Ⅱ直接数字频率合成器波形频率相位调节

Abstract

The Direct Digital Frequency Synthesizer is a technology based on fully digital technique, a frequency combination technique syntheses a required waveform from concept of phase. This report introduces the design to the completion of the process of direct digital frequency synthesizer DDS. The output frequency and phase can be controlled, and can output sine, cosine, triangle wave, square wave, sawtooth wave, which are displayed on the oscilloscope after conversation. Can be achieved by the control to maintain clear function. Further can simultaneously display the value of the frequency, the phase control word and the output frequency. The experimental design in the Quartus Ⅱenvironment, the last hardware test download to SmartSOPC experimental system. The final results will be analyzed, the matter will be put forward and the settling plan can be given at last.

核磁共振实验报告

核磁共振实验报告

核磁共振实验报告(总8页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-

核磁共振实验报告

一、实验目的与实验仪器

1.实验目的

(1)了解核磁共振的基本原理;

(2)学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g的方法:

(3)掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法,学会利用示波器观察共振吸收信号;

(4)测量19F的g N因子。

2.实验仪器

NM-Ⅱ型核磁共振实验装

置,水样品和聚四氟乙烯样

品。

探测装置的工作原理:图一

中绕在样品上的线圈是边限震荡器电路的一部分,在非磁共振状态下它处在边限震荡状态(即似振非振的状态),并把电磁能加在样品上,方向与外磁场垂直。当磁共振发生时,样品中的粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q值发生变化,振荡电路产生显著的振荡,在示波器上产生共振信号。

二、实验原理

(要求与提示:限400字以内,实验原理图须用手绘后贴图的方式)

原子核自旋角动量不能连续变化,只能取分立值即:

P =

其中I称为自旋量子数,I=0,1/2,1,3/2,2,5/2,…本实验涉及的质子和氟核 F19的自旋量子数I都等于1/2。类似地原子核的自旋角动量在空间某一方向,例如z方向的分量不能连续变化,只能取分立的数值

自旋角动量不为零的原子核具有与之相联系的核自旋磁矩, 其大

小为:

P 2M

e g

=μ 其中e 为质子的电荷,M 为质子的质量,g 是一个由原子核结构决定的因子,对不同种类的原子核g 的数值不同,g 成为原子核的g 因子。由于核自旋角动量在任意给定的z 方向的投影只可能取(2I+1)个分立的数值,因此核磁矩在z 方向上的投影也只能取(2I+1)个分立的数值:

dds信号发生器实验报告含原理图pcb和代码

dds信号发生器实验报告含原理图pcb和代码

评阅成绩

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

片 机

DAC0832

运 放 器

号 输 出

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。

正交鉴频实验报告总结

正交鉴频实验报告总结

正交鉴频实验报告总结

正交鉴频实验是一种常用的电信测量技术,用于测量无线电通信系统

中的正交干扰以及频率偏移。在本次实验中,我们使用了DDS(Direct Digital Synthesis)技术生成了两个正交的信号,并使用带通滤波器和

相干解调器进行信号的分解和检测。

实验结果表明,在正交鉴频技术的应用下,我们成功地实现了信号的

分解和检测。通过检测两个正交信号的相位差,我们可以准确地测量信号

的频率偏移。根据实验结果和理论计算,我们得到了较为准确的频率偏移值,证明了正交鉴频技术在频率测量中的可靠性和准确性。

在实验过程中,我们也发现了一些问题。首先,由于实验设备的限制,我们只能测量较低频率范围内的信号,因此在实际应用中需要注意考虑频

率范围的选择。其次,由于信号在传输过程中易受到干扰和衰减的影响,

因此在实际应用中需要采取适当的干扰抑制和信号增强措施,以提高测量

的准确性和可靠性。另外,在信号的处理和分析过程中,需要注意选择合

适的算法和技术,以便更好地解决相关的问题。

综上所述,正交鉴频实验是一种有潜力的电信测量技术,具有较高的

准确性和可靠性。然而,由于实验设备和环境的限制,目前该技术在实际

应用中仍存在一些挑战,需要进一步研究和改进。通过进一步的研究和实践,正交鉴频技术有望在无线通信系统中发挥更大的作用,帮助我们更好

地理解和解决相关的问题。

DDS信号发生器实验报告含原理图PCB和代码

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。

DDS线性调频实验总结可以借鉴参考

DDS线性调频实验总结可以借鉴参考

Xilinx FPGA DDS IP Core 实验总结

一、实验平台

硬件环境:WIN7 旗舰版64位

开发软件:ISE Design Suite 14.6版本

仿真软件:Modelsim SE-64 10.0c 版本

辅助工具:Matlab 2014a 版本

二、DDS 原理

DDS 模块的输出频率out f 是系统工作频率clk f ,相位累加器比特数N 以及频率控制字K 三者的一个函数,其数学关系如下:

N

clk out K f f 2=

它的频率分辨率,即频率的变化间隔为 N clk f f 2=

∆ 三、ISE 软件中DDS IP Core 的调用与配置

新建一个DDS 的IP Core 以后,第一页如下图:

各个参数的说明如下:

①、Configuration Option:配置选项,可选择相位生成器或者正弦余弦逻辑单元,

或者都选上。

②、System Clock:指DDS IPCore的工作时钟,这里我选的50MHz。

③、Number of Channels:指输出通道数,如果这项的值为N,则每通路的采样率

为System Clock的1/N。

④、Spurious Free Dynamic Range:指的是旁瓣抑制比,其数值为输出数据位宽的

6倍。

⑤、Noise Shaping:指的是噪音抑制功能,当SFDR(Spurious Free Dynamic Range)

的需求高于80dB时建议开启。

点击“Next”进入FFT IP Core设置的第二页,相关参数如下图:

DDS IP Core的常用端口信号说明如下:

实验1DDS信号源实验报告

实验1DDS信号源实验报告

实验1DDS信号源实验报告

实验1: DDS信号源实验报告

实验目的:使用DDS(Direct Digital Synthesis)技术生成特定频率的信号,并通过示波器验证其输出频率和波形。

实验步骤:

1. 连接设备:将DDS信号源与示波器连接,确保连接正确。

2. 设定DDS信号源参数:打开DDS信号源,进入设置界面,设置输出频率为所需频率。

3. 设置示波器参数:打开示波器,选择合适的量程和时间基准,准备接收信号。

4. 观察信号波形:通过示波器观察信号波形,并使用频率计验证输出频率是否与设置一致。

5. 更改参数和重复步骤3和4,直到得到想要的信号波形。

实验结果:

在实验过程中,我们先设置DDS信号源的输出频率为1kHz,

并使用示波器观察信号波形。经过验证,示波器显示的频率为

1kHz,符合预期结果。随后,我们更改DDS信号源的输出频

率为5kHz,并再次使用示波器观察信号波形。示波器显示的

频率为5kHz,也符合预期结果。

通过多次更改参数和重复实验步骤,我们验证了DDS信号源可以生成特定频率的信号,并且输出频率与设置一致。同时,观察示波器显示的信号波形可以确定信号的稳定性和准确性。

实验总结:

通过这次实验,我们学会了如何使用DDS技术生成特定频率的信号,并通过示波器验证输出频率和波形。DDS信号源具有调节方便、频率稳定、波形准确等优点,在电子实验和通信领域有着广泛应用。在以后的实验和研究中,我们可以利用DDS技术生成不同频率和波形的信号,用于信号处理、测试和调试等应用。

DDS实验报告概要

DDS实验报告概要

DDS实验报告概要

一、引言

DDS是指数字直接合成(Direct Digital Synthesis),是一种通过

数字信号直接产生模拟信号的技术。DDS技术已经在许多领域得到广泛应用,尤其在频率合成和信号产生方面表现出色。本实验旨在探究DDS技术

的基本原理和实现方法,通过对DDS的实际应用进行研究和分析,进一步

加深对DDS技术的理解。

二、实验原理

DDS技术的核心原理是通过数字信号的加法和乘法运算生成模拟信号。DDS系统由时钟源、频率控制器、相位累加器、正弦波表、数字模拟转换

器(DAC)等组成。时钟源提供基础时间脉冲信号,频率控制器控制相位

累加器的变化速率,相位累加器计算出当前时刻的相位值,正弦波表提供

相应相位值下的正弦波振幅值,DAC将数字信号转变成模拟信号输出。

三、实验过程

1. 确定实验平台及环境:使用FPGA开发板进行实验,通过Verilog

语言编程实现DDS系统的功能。

2.设计时钟源:根据实验要求,确定时钟源的频率并进行设置。

3.设计频率控制器:根据实验要求,设计频率控制器的逻辑电路,实

现对频率的控制。

4.设计相位累加器:根据实验要求,设计相位累加器的逻辑电路,实

现相位的累加。

5.设计正弦波表:根据实验要求,设计正弦波表的逻辑电路,实现对

相位值的查表操作。

6.设计DAC:根据实验要求,设计DAC的逻辑电路,将数字信号转换

为模拟信号输出。

7.实现可视化界面:通过使用开发板上的显示屏,实现对DDS系统输

出的频率和相位的实时监测和显示。

四、实验结果与分析

经过实验,验证了DDS技术的有效性和可靠性。通过修改频率控制器

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南京理工大学

电子线路课程设计

--------直接数字频率合成器

学生姓名:林晓峰学号:912104220143 专业:通信工程

指导教师:谭雪琴

2014年12月18日

摘要:

本次实验利用QuartusII7.0软件并采用DDS技术、FPGA芯片和D/A转换器,设计了一个直接数字频率信号合成器,具有频率控制、相位控制、测频、显示多种波形等功能。

并利用QuartusII7.0软件对电路进行了详细的仿真,同时通过SMART SOPC实验箱和示波器对电路的实验结果进行验证。Abstract:

This experient introduces using QuartusII7.0software, DDS technology,FPGA chip and D/A converter to design a multi—output waveform signal generator in which the frequency and phase are controllable and test frequency,display waveform.

It also make the use of software QuartusII7.0 a detailed circuit simulation, and verify the circuit experimental results through SMART SOPC experiment box and the oscilloscope.

关键词:QuartusII7.0 数字频率信号合成器频率控制相位控制测频示波器 SMART SOPC实验箱

Keywords:QuartusII7.0 multi—output waveform signal- generator frequency controllable phase controllable test frequency oscilloscope Smart SOPC box

目录

封面 (1)

摘要 (2)

Abstract (2)

目录 (3)

一.实验要求 (4)

二、电路工作原理 (4)

三、各子模块电路设计 (5)

3.1脉冲发生电路 (5)

3.2 频率与相位输入电路 (9)

3.3 累加寄存模块 (10)

3.4 相位控制电路 (12)

3.5 ROM电路模块 (13)

3.6 测频电路模块 (14)

3.7 动态显示模块 (15)

3.8波形选择输出模块 (16)

四、总电路图 (17)

五、电路下载 (19)

六、波形显示 (20)

七、实验感想收获 (21)

八、附录 (22)

九、参考文献 (23)

一、实验要求

设计一个频率及相位均可控制的具有正弦和余弦输出的直接数字频率合成器

(Direct Digital Frequency Synthesizer 简称DDFS或DDS)。要求具有频率

控制、相位控制、测频、切换波形,动态显示以及使能开关等功能。利用

Quartus II7.0完成设计、仿真等工作。并利用SmartSOPC实验箱实现电路,用

示波器观察输出波形。

设计基本要求:

1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现DDS的设计。

2、DDS中的波形存储器模块用Altera公司的Cyclone系列FPGA 芯片中的RAM实现,RAM结构配置成4096×10类型。

3、具体参数要求:频率控制字K取4位;基准频率fc=1MHz,由实验板上的系统

时钟分频得到;

4、系统具有使能功能;

5、利用实验箱上的D/A转换器件将ROM输出的数字信号转换为模拟信号,能够

通过示波器观察到正、余弦两路波形;

6、通过开关(实验箱上的Ki)输入DDS的频率和相位控制字,并能用示波器观

察加以验证;

设计提高部分要求:

1、在数码管上显示生成的波形频率;

2、设计能输出多种波形(三角波、锯齿波、方波等)的多功能波形发生器;

二、电路工作原理

DDS主要由相位累加器、相位调制器、正弦波数据表(ROM)、D/A转换器构成。

相位累加器由N位加法器和N位寄存器构成。每来一个时钟信号,加法器就将频

率控制字k与累加寄存器输出的累加相位数据相加,相加的结果又反馈送至累加

寄存器的数据输入端,以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字

相加。这样,相位累加器在时钟作用下,不断对频率控制字进行线性相位相加。

由此可以看出,相位累加器在每一个时钟脉冲输入时,把频率控制字累加一次,

相位累加器输出的数据就是合成信号的相位,相位累加器的溢出频率就是DDS

输出的信号频率。用相位累加器输出的数据作为波形存储器(ROM )的相位取样地址,这样就可以把存储在波形存储器内的波形抽样值(二进制编码)经查找表查出,完成相位到幅值的转换。

如果设置相位控制字P ,那么把相位控制字与相位寄存器的输出相加所得的结果作为正弦查找表的地址,就可以控制改变DDS 输出正弦波的初始相位。原理图如下:

正弦查找表由ROM 构成,内部存有一个完整周期正弦波的数字幅度信息,每个查找表的地址对应正弦波中0-360°范围内的一个相位点,查找表把输入的地址信息映射成正弦波的数字幅度信号。然后将波形存储器的输出送到D/A 转换器,由D/A 转换器将数字信号转换成模拟信号输出。而D/A 输出的模拟信号经过低通滤波器,就可以得到一个频谱纯净的正弦波。

三、各子模块电路设计

3.1 脉冲发生电路

实验箱只提供48MHz 的时钟信号,这个实验中需用到1MHz,1KHz,1Hz ,0.5Hz

4

D/A (1)

D/A (2)

频率和相位均可控制的具有正弦和余弦输出的DDS

核心单元电路示意图

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