一种新的基于FPGA的多路SPWM波形发生器
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。
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。
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。
多路波形发生器的设计与实现
多路波形发生器的设计与实现引言多路波形发生器是一种能够同时输出多种不同信号波形的设备。
它的设计与实现涉及到信号发生器、电路设计以及软件编程等多个方面的知识。
本文将详细探讨多路波形发生器的设计与实现过程。
设计要求在设计多路波形发生器时，需要满足以下要求： 1. 能够同时输出多路信号波形；2. 支持多种常见的信号波形，例如正弦波、方波、三角波等；3. 能够调节不同信号波形的频率、幅度和相位等参数；4. 需要提供友好的用户界面，方便用户进行操作；5. 设备的输出稳定性和精度要求较高。
设计方案基于以上设计要求，我们可以采用以下设计方案来实现多路波形发生器：电路设计模拟信号生成电路1.使用数字模拟转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号；2.通过运放电路放大模拟信号，并根据用户设置的幅度参数进行调节；3.按照用户设置的频率参数生成模拟信号的周期性变化。
控制电路设计1.使用微控制器或FPGA作为控制核心，负责接收用户的输入，控制信号的生成和输出等操作；2.通过按键、旋钮或者触摸屏等输入设备与用户进行交互；3.控制电路还需要生成相位差来实现多路信号波形的同步输出。
软件编程1.使用适当的编程语言开发控制软件，实现用户界面的设计和数据的处理；2.根据用户输入的参数，生成对应的波形参数，并通过控制电路输出；3.控制软件还需要实现相位差的计算和同步输出的控制。
实现步骤下面将介绍具体的实现步骤：步骤一：电路设计与组装1.根据电路设计方案，选择合适的元器件，设计并制作模拟信号生成电路；2.设计并制作控制电路，使其能够与模拟信号生成电路有效地协作；3.对于大规模的多路波形发生器，可能需要使用多个模块进行串联或并联。
步骤二：软件编程与调试1.根据设计方案，使用适当的编程语言进行控制软件的开发；2.实现用户界面的设计，包括输入参数的显示和调节；3.编写波形参数生成的算法，并将生成的参数发送给控制电路；4.调试软件功能及与控制电路之间的通信问题。
fpga多通道脉冲计数器的设计与实现
fpga多通道脉冲计数器的设计与实现在数字电路设计领域中，FPGA（现场可编程门阵列）被广泛应用于各种应用，其中包括多通道脉冲计数器。
本文将从FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现展开讨论，深入探讨其原理、技术和应用。
1. 引言FPGA多通道脉冲计数器是一种基于FPGA技术的高性能计数器，可同时对多个输入通道的脉冲信号进行计数和分析。
其设计与实现涉及到数字电路设计、时序控制、信号处理等多个方面，具有很高的工程价值和学术研究意义。
2. FPGA技术概述FPGA是一种可编程逻辑器件，具有灵活可编程、并行处理能力强、资源丰富等特点，广泛用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。
在多通道脉冲计数器设计中，FPGA的并行计算和资源复用能力将发挥重要作用。
3. 多通道脉冲计数器原理多通道脉冲计数器是指能够同时对多个输入通道的脉冲信号进行计数和统计的计数器。
其原理是通过FPGA多通道输入模块对输入信号进行采样和处理，然后将处理后的数据传输至计数模块进行计数和存储，最终实现对多通道脉冲信号的精确计数和分析。
4. 设计与实现在实际设计中，多通道脉冲计数器的FPGA实现需要考虑到输入通道数、时钟频率、计数精度、数据存储等多个方面的问题。
通过适当的电路设计和FPGA编程，可以实现高性能、高稳定性的多通道脉冲计数器。
5. 应用与展望多通道脉冲计数器在核物理实验、粒子物理研究、医学影像等领域有着广泛的应用前景，其FPGA实现技术将成为未来研究的热点之一。
6. 总结与展望通过本文的讨论，我们全面了解了FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现，明确了其原理、技术特点和应用前景。
随着FPGA技术的不断发展和应用，多通道脉冲计数器将在更多领域展现出其重要作用。
个人观点：FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现是一个充满挑战和机遇的领域，需要对数字电路、信号处理、FPGA编程等多个方面有深入的理解和应用。
随着科学技术的发展，多通道脉冲计数器将在更多领域得到应用，为相关领域的研究和应用带来新的机遇和突破。
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]
![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]](https://img.taocdn.com/s3/m/e1d8101a81c758f5f61f67f8.png)
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。
fpga多通道脉冲计数器的设计与实现
标题：FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现一、引言在现代科学研究和工程应用中，脉冲计数器作为一种重要的计数设备，被广泛应用于实验室测量、核物理学、天文学、粒子物理学以及通信系统等领域。
随着科学技术的进步，对脉冲计数器的性能和功能要求也越来越高。
本文将主要讨论FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现，探讨其原理、架构以及实际应用。
二、多通道脉冲计数器概述多通道脉冲计数器是指同时能够计数多个输入通道脉冲信号的计数器。
它通常由多个计数通道、数字信号处理单元和控制单元组成。
在实际应用中，多通道脉冲计数器可以用于不同的测量场景，例如时间分辨测量、事件计数、频率测量等。
三、FPGA在脉冲计数器中的应用FPGA作为一种可编程逻辑器件，具有高速、低功耗、灵活性强等特点，被广泛应用于脉冲计数器的设计与实现中。
通过灵活的编程和并行计算能力，FPGA可以实现多通道脉冲计数器的同时处理多路信号，大大提高了计数器的计数速度和计数精度。
四、多通道脉冲计数器的设计要点1. 采样与计数：多通道脉冲计数器需要同时对多个信号进行采样，并将采样结果进行计数。
在设计时需要充分考虑采样频率、计数器精度以及信号同步等问题。
2. 数据处理与存储：多通道脉冲计数器还需要对采样后的数据进行数字信号处理，并将处理后的数据进行存储或后续分析。
在设计中需要考虑数据处理算法和存储器的容量。
3. 接口与通信：多通道脉冲计数器通常需要与外部设备进行数据交互，因此在设计中需要考虑接口标准和通信协议，以实现与外部设备的可靠通信。
五、FPGA多通道脉冲计数器的实现在实际设计中，为了实现多通道脉冲计数器，可以采用FPGA作为核心处理器，通过硬件描述语言（HDL）对其进行编程。
在编程过程中，需要考虑时序控制、数据处理、中断处理等多个方面，以保证多通道脉冲计数器的可靠性和稳定性。
六、实际应用案例以核物理实验中的脉冲计数器设计为例，我们可以看到FPGA多通道脉冲计数器在实际科学研究中的应用。
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。
基于fpga的双路超声波电源设计与实现
基于fpga的双路超声波电源设计与实现下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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。
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据，通过比较器比较后得到一路ＳＰｗＭ波形，取反 后得到另一路ＳＰｗＭ波形，两路ＳＰｗＭ波形经过死 区设置后，送到封锁门，封锁门的输出就是最后的 输出，如图２（ｂ）所示。 死区时间的调整是通过内部分频器来实现的， 分频器的输入脉冲为ｃｌｋｔｂ，不同的分频系数，得到
图４芯片顶层图
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｔｏｐ ｌａｙｅｒ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｃｈｉｐ
不同的死区时间。图中“和ＩＩｌｉｌ为输出代码，ｍ取Ａ、
Ｂ、Ｃ，ｆ取ｌ、２、３、４。图３为局部放大后的死区 时间。
——］厂 ｎ ］ 厂 厂＿］ ］ 厂
厂］
４４
几ｎ几几ｎ ｎ ｎ几几
图５部分ＦＰＧＡ输出波形
Ｆｉｇ．５ Ｐａｒｔ
ｗａｖｅｆｂｒｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｕｔｐｕｔ ｂｙ ＦＰＧＡ
为了验证设计的正确性，设计制作了一三相五 电平实验电路，功率器件选用ＭＯＳＦＥＴ，负载电阻 ２５欧姆，电感５０ｍＨ，载波频率５００Ｈｚ，调制波频率
一种新的基于ＦＰＧＡ的多路Ｓ ＰＷＭ波形发生器
常国祥１，王成元１，夏加宽１，郭雨梅１，刘岫岭２
（１．沈阳工业大学，辽宁省沈阳市１１００２３；２．黑龙江科技学院，黑龙江省哈尔滨市１５００２７）
Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｍｕｌｔｉ－Ｃｈａｎｎｅｌ
ＣＨＡＮＧ
ＳＰＷＭ Ｗａｖｅ
Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｂａｓｅｄ ＦＰＧＡ
２．Ｈｅｉ
Ｌｏｎ舀ｉａｎｇ
ｓｃｉｅｎｃｅ柚ｄ
７ｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＇Ｈａｒｂｉｎ １
５００２７，Ｈｅｉｌｏｎ自ｉａｎｇ Ｐｍｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： ｒｅｑｕｊｒｅｓ ｈｉｇｈ
Ｔｈｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｏｆ
ｍｕｌｔｉ—ｌｅｖｅｌ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｓＰｗＭ波形，通过改变时钟频率，来实时调节ｓＰｗＭ波形 的输出频率，利用内部分频器，方便调节死区时间和载波频 率。该发生器可独立工作，也可和ＤＳＰ等上位机协同工作， 还可作为ＩＰ核嵌入到其他系统中。设计中采用优化的思想， 既节省了芯片的资源，又提高了芯片的效率。实验与仿真证 明，该控制器简单、高效，易于实现，方便产生任意个数的 ＳＰＷＭ波形。 关键词：现场可编程门阵列；多电平变换器：多路正弦脉宽 调制发生器；载波移相技术
第２６卷
运算量很大，ＦＰＧＡ和ＤｓＰ通过中断来工作，使的 ＤＳＰ不停地接收１２路中断，然后计算正弦调制的 占空比和死区时间，最后把结果送给ＦＰＧＡ。实际 上在多路ＳＰｗＭ中，有时出现几个管子同时动作的 情况，即同时中断，这样难于保证多路ＳＰｗＭ的时 序。针对该情况，设计一基于ＦＰＧＡ的多路ＳＰＷＭ 波形发生器，该发生器产生互相独立的２４路ＳＰＷＭ 波形，整个芯片可独立工作，也可和ＤＳＰ等上位机 联合工作，还可作为ＩＰ核嵌入到其他系统中。在设 计时，考虑了优化的思想，采用“矩阵”式结构， 只用３个ＲＯＭ，４个计数器，便可产生１２路ＳＰＷＭ
ｒｅａｌｉｚｅｄ ｉｔ ｉｎ ＦＰＧＡ ｏｆ Ａｌｔｅｒａ．
ｗａＶｅ ｂｙ
ＳＰＷＭ
ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｌｌｅ ｓｉｎｅ
ｗａｖｅ ｄａｔａ ｓａＶｅｄ ｉｎ ｒｅａｌ—ｔｉⅡｌｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ
ＦＰＧＡ ｗｉｍ ｔｈｅ ｔＩｉａＪｌｇｕｌａｒ ｗａＶｅ ｄａｔａ．Ｉｔ ｄｏｅｓ
ｏｆ
ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ
５０Ｈｚ。
图６为Ａ相四组驱动波形，图７为Ａ、Ｂ、Ｃ三相 驱动波形，图８为三相电压波形，图９为负载２５Ｑ时 三相电流波形，图１０为负载电阻２５Ｑ、电感５０ｍＨ时 三相电流波形。
ｉｎ
图３放大后的死区波形
Ｆｉｇ．３ ７ｒｈｅ ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ
ｗａｖｅｆｂ珊ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｚｏｏｍ
３．３正弦波产生及调幅 正弦波的产生是通过查表来实现的，把一个周 期的正弦波均匀分成２５６份，然后求其正弦值，得到 的结果是一个从０到１的小数，不能直接利用，因为 我们需要０到２５５的正弦值，因此我们把得到的小数 乘以２５６，然后再取整。这些操作由ｍａｔｌａｂ来完成。 幅值的调节通过乘法器来完成，调节幅值时只要从
比较与死区模块，封锁模块，调幅模块等组成，如 图２（ａ）所示。由于１２个比较与死区模块都一样，为 了简洁，单独给出，如图２（ｂ）所示。图２（ａ）中ｃｌｋ为载 波时钟，ｃ№ｓ为调制波时钟，ｃｌｌ（ｔｂ为系统同步时钟，
样频率卿的Ｎ ＣＰＳ．ＳＰｗＭ倍。即采用载波移相
ＳＰｗＭ技术，可以以较低的开关频率得到等效开关 频率为原来的２Ⅳ倍的（２Ⅳ＋１）电平的ＳＰｗＭ波，并且 边带谐波阶次也由ｍｋｃ＋，ｌｋｍ提高为２ｍＮｋｃ＋，ｚｋｍ，其
ＫＥＹ ＷｏＲＤＳ：ｆｉｅｌｄ ｐｍｇｒａｍｍａｂｌｅ
ｃｏｎＶｅｒｔｅｒ；
ｇａｔｅ
ａｒｒａｙ；ｍｕｌｔｌｌｅＶｅｌ
ｍｕｌｔｉｐａｔｈ
ＳＰＷＭ
场上已有一些专用的控制芯片，比如髓Ｆ４７５２、
ＳＬＥ４５２０等，但这些控制器功能单一而且固定不变， 不能够根据实际需要来选取，其频率也不够高，只
ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；
中，，ｌ＝１，２，…，，ｚ＝±１，控，…。原理图如图１所示，图中载
波数』ｖ＝５，载波比Ｂ＝３，调制比Ｍ＝７．５【１４。１ ５ｌ。
踟鳅瓣姒黔潞
］ｒ—］ｒ］厂］
厂—］厂］厂］
∥＾？／，？一杖／ｌ，！，ｙ∥一！， ＾＾，＼＾．ｎ．，ｌ、。，＼艿７ｆ寿Ａ五。『《、。，《、
ｒ
正弦波数据
——乙厂…乙——ｉ］ｒ一
厂—］门
图１
几厂
Ｆｉｇ．１
ＭＯｄｕＩａｔｅｄ
载波移相原理图 ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＣＰＳ－ＳＰＷＭ
万 方数据
第２５期
常国祥等：
一种新的基于ＦＰＧＡ的多路ＳＰｗＭ波形发生器
５３
ｃｌｒ为清零信号， 动切断输出。
ｕ［７．．０］为调幅输入端口，调节范围
片中，图４为最终芯片图，其部分仿真图如图５所 示。
３．１
波形。最后，把整个设计下载到—６岍ＥＲＡ的ＦＰＧＡ
芯片ＥＰＦｌ０Ｋ
２０ＴＣｌ４４．３
ＦＰＧＡ中，并进行了五电
平的实验，实验结果验证了该设计的正确性。
１
２４路ＳＰＷＭ波形产生原理
系统结构图 整个系统由正弦波产生模块，三角波产生模块，
载波移相调制
载波相移ＳＰＷＭ技术是一种优秀的开关调制
策略，适用于大功率组合变流器和级联型多电平变 流器Ｉ啦！１］。它是多电平技术与ＳＰｗＭ调制的最佳组 合，多电平的特点是扩容方便，但当采用纯方波逆 变器级联时调压很难，而正弦脉宽调制ＳＰｗＭ法调 压很方便，但扩容很困难。两者联合应用不仅可以 使调压和扩容都很方便，而且可使每个管子的开关 频率和总谐波降到最低【ｌ ２。¨Ｊ。如Ⅳ个载波与一个调 制波分别进行二逻辑ＳＰＷＭ，得到Ⅳ个二逻辑 ＳＰｗＭ波形，这些波形叠加起来构成一个＾佴１的 ＣＰＳ—ＳＰｗＭ波形。这个＾Ｌ卜１逻辑的ＣＰＳ—ＳＰｗＭ波 形的等效采样频率是任意一个二逻辑ＳＰｗＭ的采
第２６卷第２５期 ２００６年１２月 文章编号：０２５８—８０１３（２００６）２５一００５１—０４
中
国
电机工程学报
ｖ０１．２６№．２５ Ｄｅｃ．２００６
＠２００６ Ｃｈｉｎ．Ｓｏｃ．ｆｂｒ
Ｐｍｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＥＥ
Ｅｌｅｃ．Ｅｎｇ
中图分类号：ＴＭ４６１
文献标识码：Ａ
学科分类号：４７０．４０
ＦＰＧＡ产生ＳＰＷＭ波形原理
产生ＳＰｗＭ波形的基本原理是比较三角载波和
正弦调制波的大小，如果三角波大于正弦波，则输 出低电平，反之，如果正弦波大于三角波，则输出 高电平。在ＦＰＧＡ中，是正弦波数据和三角波数据 的比较，正弦波数据存放在ＦＰＧＡ的ＲＯＭ中，每个 数据用８位二进制数来表示，每个周期用２５６个点来 表示，因此，地址也是８位的。由于８位的正弦波数 据其取值范围从００到ＦＦ，因此，三角波取值范围也 是从００到ＦＦ。三角波的产生可以利用ＲＯＭ，用８位 的加减计数器直接产生三角波，这样就省了４个 ＲＯＭ。比较输出的结果作为上桥臂的驱动信号，取 反后作为下桥臂的驱动信号¨２‘１４】。 ３
ｄｅｓ噜ｎ，ｂｏｍ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃｈｉｐ．Ｔｈｅ ｔｈａｔ，ｔｈｉｓ ａｌｌｄ ａｌｓｏ ＷａＶｅ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｖｅｓ
ｔｏ
ｃｏｎｔｍｌｌｅｒ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ，ｈｊｇｌｌｌｙ ｅｆｋｃｔｉＶｅ，ｅａｓｙ
ｒｅａｌｉｚｅ，
ｆ如ｉｌｉｔａｔｅｓ ｍｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒａＪｌｄｏｍ ｉｎｔｅｇｅｒ ＳＰＷＭ
ｇｅｎｅｍｔｏｒ ｍａｙ ｗｏｒｋ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ，ａｌｓｏ ｍａｙ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｅ
ｏｒ
扑，到控制策略，都取得了很大的进步，且互为依
存、相互发展的关系【ｌ。３Ｊ。器件的每一次更新换代都
ｗｉｍ ＤＳＰ
ｏｔｈｅｒ ｍｅ
ｏｔｌｌｅｒ ｅｐｉｇｙｎｏｕｓ
ａｓ
ｍａｃｔｌｉｎｅ．Ｂｕｔ ａｌｓｏ ｍａｙ ｉｎｓｅｒｔ ｉｎ
ｓｙｓｔｅｍｓ
ｍｅ ＩＰ ｎｕｃｌｅｕｓ．Ｗｅ ａｄｏｐｔ ｏｐｔｉｒｎｉｚｅｄ ｔｈｏｕｇｈｔ ｍ
ｓａｖｉｎｇ山ｅ ｃｈｉｐ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ａＩｌｄ ｅ１１ｌｌａｎｃｉｎｇ ｔｌｌｅ
会使拓扑结构发生变化，比如ＩＧＢＴ的出现，就使 拓扑结构得以简化；而拓扑结构的改进，则可弥补
器件上的不足，近年研究较热的多电平技术，可以 弥补器件的耐压和过流问题；控制策略或调制方法 则是为了使系统的性能达到最优［４－６ｌ。为了实现各种 调制方法，就需要硬件来支持，即控制器。现在市
ｃａｎｊｅｒ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｌＩｅｄ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
摘要：多电平技术的发展，要求高性能的多路ｓＰｗＭ控制 器。有学者提出用ＤｓＰ和ＦＰＧＡ联合产生多路ｓＰｗＭ的方 法，但其过分地依赖ＤｓＰ，并且整个系统复杂，工作效率低。