基于DDS技术的多通道波形产生的设计与验证
基于DDS和DSM的多通道信号源的设计与实现
基于DDS和DSM的多通道信号源的设计与实现陈洋;管国云;聂在平【摘要】Introduced is DDS and DSM-based multi-channel high-precision sine and cosine signal generator architecture. The FPGA direct digital frequency synthesis (DDS) technology is used to generate high quality multiple channel signal sources, which at the sametime effectively reduces the hardware resources consumption. The architecture includes TDM-based CORDIC sine and cosine waves generator, 1 bit Delta Sigma modulator (DSM) DAC and analog low-pass filter. To realize 14 bit precision, the CORDIC uses 16 stages of pipelined design, so the SNR is about 80 dB. The 5th-order 1 bit DSM is used to implement 1 bit DAC so as to ensure the final output signal precision. When the output frequency is 200 kHz, the measured SNR is 78. 6 dB, which meets the requirement of spectrum purity of the four-channel signal sources. The above design is particularly suitable for high-precision multi-channel sine and cosine signal source in the low frequency domain,and effectively simplifies the design of multi-channel signal while reducing the costs.%介绍基于DDS和DSM技术的多通道高精度正余弦信号发生器的实现架构.采用基于FPGA的直接数字频率合成(DDS)技术,实现高质量多路正余弦信号源的产生,有效降低硬件资源消耗.该架构时分复用(TDM)基于FPGA实现的旋转坐标数字计算机(CORDIC)算法的16级CORDIC流水线实现多路正余弦信号发生器,采用五阶1 bit Delta Sigma调制器(DSM)实现1 bit DAC以保证信号高精度的最终输出.当信号频率为200 kHz时,测量信噪比(SNR)为78.6 dB,完全可以满足测量系统中对信号源频谱纯度的要求.设计尤其适用于低频高精度多通道正余弦信号源的应用场合,可以有效简化多路信号的设计,降低实现成本.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2013(037)001【总页数】5页(P75-79)【关键词】直接数字频率合成;多通道信号源;旋转坐标数字计算机;Delta Sigma调制器【作者】陈洋;管国云;聂在平【作者单位】电子科技大学电子工程学院,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】P631.840 引言直接数字频率（DDS）技术由于具有频率分辨率高、工作带宽较宽、短的转换时间、相位连续变化、具有任意输出波形的能力以及调制能力等优点，广泛应用于测井信号源设计。
基于单片机的DDS多波形发生器的设计
关键词 ： 波形发生器 ； Ｓ； ＤＤ 频率合成 ； 控制字 中图分类号 ： Ｐ ６ ． Ｔ ３８ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ３ ２ ｌ ０ １０ ０ ５ ０ １０ —７４ （ １ ）８ ０ ６ ５ ２
Ｄｅ ｉｎｏ ｓｇ ｆ ＤＤＳ ＭｕｔＷ ａ ｅｏ ｍ ｎ ｒｔ ｒ ａ ｅ ｎＭＣＵ ｌ－ ｖ ｆ ｒ Ｇｅ ｅａｏ ｓ ｄｏ ｉ － Ｂ
２
其 高 Ｌ位作为 波形存储器 ＲＯＭ 的地 址对 波形 ＲＯＭ 进 行寻址 ， 波形 ＲＯＭ 寻 址输出的 Ｄ位幅度码 Ｓ ｎ 经 Ｄ／ （） Ａ
３ 系统 方案 及 硬 件设 计
３ １ 系统 方案 ．
转换器变成 阶梯状波形 ｓｔ， 经过低通滤 波器（Ｐ ） （）再 Ｌ Ｆ 平
滑 后 即可 得到 合成 信 号 波形 输 出 。输 出 的合成 信 号 波 形形状 取决 于 ＲＯＭ 中存放 的幅度码 ， 相位控 制字 Ｐ和
微 、积分 电路 ， 种触 发器 等 ） 其转 换为 其他 所需 波 各 将 形 。此种 方法 电路复杂 ， 波形相 关参数 完全 由硬件 电路 完成 ， 组成 任意波 形几乎 不可 能实现 。频率 合成 技术 若 开创 了由软件运 算合 成频率 的先河 ， 它经历 了直接 频率
合 成 、锁 相 式频率 合 成 、直接 数 字频 率 合成 （ ｒ ｃ Ｄｉ ｅ ｔ Ｄ ｇｔｌＳ ｎ ｈ ｓ 简称 Ｄ Ｓ 三阶段 的发展 ， 今 Ｄ 技 ｉｉ ｙ ｔ ｅｉ ａ ｓ Ｄ） 如 ＤＳ
大输 出幅度 【。具体调 节方法 是 ： ６ 】 根据 公式
Ｒｓ ＝ ３ ． ／ ｏ 日 ９ ９ Ｉ 四
调节 ＲｓＴ 改变 Ｉ ｕ 。为适应 工业仪表 的标准 信 Ｅ来 ｏＴ 号（ ５～２０ ｍ ： 常情 况 下 Ｒ Ｔ范 围是 ８ （ 应 ） Ａ 通 对 Ｋ Ｉｕ ＝ ｍＡ）１ ０ Ｋ（ ｏｔ ５ ￣ ２ 对应 ２ ｍＡ） ］ ０ 。由于这种方法 无法 精
用DDS实现一个波形发生器实验报告
用DDS实现一个波形发生器1、实验课题：用DDS实现一个波形发生器，可以产生正弦波，方波，三角波三种周期性波形。
2、功能概述：用DDS实现一个波形发生器，可以产生正弦波，方波，三角波三种周期性波形。
3、总体结构：图3-1.总体结构图4、接口描述:相位累加器：在时钟的作用下，进行相位累加。
波形存储器：进行波形的相位—幅值转换。
频率预制与调节电路的作用：实现频率控制量的输入。
D/A转换器：把已经合成的正弦波的数字量转换成模拟量。
滤除生成的阶梯形正弦波中的高频成分，将其变成光滑的正弦波。
5、技术指标：模块代码：module dds_ver( clk_50MHz,fout,change,freq,key0 );input clk_50MHz; //输入50MHz的全局时钟input[1:0] change; //定义输入变量，用来切换输出波形，一共4个档位input [2:0] freq; //定义输入变量，用来改变输出信号的频率，一共8个档位output [7:0] fout; //输出8为rom的值，用来驱动DA转化芯片，输出波形input key0; //定义输入变量，用来改变幅值计数器的值，从而改变幅值//调用FPGA芯片集成的锁相环模块，让输出的波形相位更稳定pll pll_inst (.inclk0 ( clk_50MHz ),.c0 ( clk_pll ) );wire [7:0] fout; //分频功能，根据输入变量的不同实现不同的分频，用于读取rom的步长reg clk;reg [15:0] cnt;always @(posedge clk_pll) //利用计数器实现任意分频begin if(cnt==(50*(freq+1))) //设定频率控制字节begincnt=0;clk=~clk;endelsecnt=cnt+1;end //调幅功能，输入key0更变计数器cntvol的值，从而更变输出信号的幅度reg [2:0] cntvol;always@(negedge key0)beginif (cntvol>=1&&cntvol<7)cntvol<=cntvol+1'd1;else cntvol<=1'b1;end //地址累加器，实现地址的分段累加，从而实现四种不同波形的切换输出reg [5:0] addr;always @(posedge clk)beginbeginif(change==0)beginif(addr>=0&&addr<15) //切换正弦波addr=addr+1;elseaddr=0;endelse if(change==1)beginif(addr>=16&&addr<31) //切换方波addr=addr+1;elseaddr=16;endelse if(change==2)beginif(addr>=32&&addr<47) //切换正三角波addr=addr+1;elseaddr=32;endelse if(change==3)beginif(addr>=48&&addr<63) //切换反三角波addr=addr+1;elseaddr=48;endend end。
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的多波形发生器研究与设计毕业开题报告本科学位论文
毕业设计(论文)开题报告
题 目： 基于DDS 的多波形发生器研究与设计 学 院：
专 业：
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指导老师：
2015年03 月 10日
开题报告填写要求
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毕业设计（论文）开题报告
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dds波形发生器设计与仿真心得 -回复
dds波形发生器设计与仿真心得-回复DDS（Direct Digital Synthesis，即直接数字合成）波形发生器是一种采用数字技术实现波形发生的设备。
在设计与仿真过程中，我不仅学到了很多有关数字电路、信号处理以及嵌入式系统方面的知识，也锻炼了自己的动手能力和解决问题的能力。
下面是我在这次设计与仿真过程中的心得体会。
首先，在这次设计与仿真中，我学到了很多关于DDS波形发生器的理论知识。
DDS波形发生器的核心是相位累加器和查找表。
相位累加器用于累加相位增量，并将累加结果作为地址输入给查找表，查找表则输出对应的波形样本点。
在设计过程中，我学到了相位累加器的工作原理、查找表的结构以及波形发生的原理，这为我后续的设计与仿真提供了理论支持。
其次，在设计与仿真过程中，我掌握了VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，即高速集成电路硬件描述语言）的使用。
VHDL是一种硬件描述语言，广泛应用于数字电路芯片设计。
通过学习VHDL语言的语法和使用方法，我能够用VHDL 语言描述波形发生器的功能模块，包括相位累加器、查找表、数字控制模块等。
同时，我还能够使用Vivado等EDA（Electronic Design Automation，即电子设计自动化）工具对设计进行仿真和综合，验证设计的正确性和可行性。
此外，在本次设计与仿真中，我熟悉了Xilinx公司的FPGA（Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）芯片的使用。
FPGA是一种可编程的集成电路芯片，具有高度的灵活性和可重构性。
我通过Vivado工具对设计进行综合和实现，将VHDL代码转换为可在FPGA 芯片上执行的二进制文件。
我在综合和实现过程中学到了如何选择合适的FPGA芯片型号、如何进行约束文件的编写以及如何进行时序约束的设置。
DDS任意波形发生器的设计与实现
DDS任意波形发生器的设计与实现DDS任意波形发生器的设计与实现近年来，随着电子技术的飞速发展，任意波形发生器在信号发生、测试、测量等领域扮演着重要的角色。
而Direct Digital Synthesis（DDS）任意波形发生器作为一种数字信号处理技术，由于其高精度、低失真、灵活性强等优点，成为了目前最为常用的任意波形发生器技术之一。
DDS任意波形发生器工作原理基于数字信号处理与相位累加器。
其主要组成部分包括振荡器、相位累加器、数字控制模块和DAC（数模转换器）模块。
其中，相位累加器用于产生一个累加的相位值，该相位值会被数字控制模块处理后再输入DAC模块进行数模转换，并输出到外部电路。
而该外部电路连接到输出端口，可以控制输出的幅值以及频率，从而生成所需的任意波形。
在DDS任意波形发生器的设计与实现过程中，需要考虑多个关键因素。
首先，选择合适的振荡器型号以及参考时钟。
振荡器的质量和稳定性直接影响到输出信号的频率稳定性。
而参考时钟的准确性则决定了相位累加器的性能。
其次，在相位累加器的设计中，需要合理选择累加的相位步进值以及相位累加位数。
过大的步进值可能导致相位分辨率降低，而过小的步进值会增加累加器的位数，增加系统的复杂度。
另外，数字控制模块的设计需要考虑到输入的频率、相位和幅度的变化。
最后，需要合理选择DAC模块以及输出电路，以确保输出信号的质量和稳定性。
在实际实现过程中，可以使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为主要硬件实现平台，并利用VHDL（VHSIC Hardware Description Language）进行硬件描述，从而构建DDS任意波形发生器。
FPGA的高度灵活性使得其适用于DDS任意波形发生器的实现，并且其可重构的特点使得系统可以根据需要进行扩展和改进。
在软件方面，可以使用C语言编写相应的控制程序，以实现对DDS任意波形发生器的控制和调节。
基于DDS的波形发生器设计.
基于DDS的波形发生器设计0引言随着信息技术的发展及测试对象不断丰富，现代电子系统对波形发生器也提出了更高的要求。
传统的模拟信号发生器已经不能满足客观要求，急需能产生用户定义波形的仪器。
伴随电子测量技术与计算机技术的紧密结合，一种新的信号发生器——任意波形发生器应运而生，它可产生由用户定义的任意复杂的波形，因而具有广阔的应用发展前景。
目前设计波形发生器的方法通常有三种：(1)传统的直接频率合成技术(DS)。
该类方法能实现快速频率变0 引言随着信息技术的发展及测试对象不断丰富，现代电子系统对波形发生器也提出了更高的要求。
传统的模拟信号发生器已经不能满足客观要求，急需能产生用户定义波形的仪器。
伴随电子测量技术与计算机技术的紧密结合，一种新的信号发生器——任意波形发生器应运而生，它可产生由用户定义的任意复杂的波形，因而具有广阔的应用发展前景。
目前设计波形发生器的方法通常有三种：(1)传统的直接频率合成技术(DS)。
该类方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。
但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致其结构复杂、体积庞大、成本昂贵，而且容易产生过多杂散分量。
(2)锁相环式频率合成器(PLL)。
该类技术具有良好窄带跟踪特性，可选择所需频率信号，抑制杂散分量，且省去大量滤波器，有利于集成化和小型化。
但由于锁相环本身是个惰性环节，锁定时间较长，因而频率转换时间较长，且由模拟方法合成的正弦波的参数(如幅度、频率和相位等)都难以定量控制。
(3)直接数字式频率合成器(Direct Digital Fre-quency，DDS)。
该类方法具有高频率稳定度、高频率分辨率以及极短的频率转换时间。
此外，全数字化结构便于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度均可实现程控，而且理论上能够实现任意波形。
1 DDS基本原理和特点1．1 DDS基本原理直接频率合成技术实际上是通过将存储的波形数据，通过特定算法，经过高速D／A转换器转换成所需要模拟信号的数字合成技术。
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关键词 ： 波形产 生； 直接数 字频 率合 成 ； Ｔ ｏ ｐ — Ｄ ｏ ｗ ｎ 设 计 方 法
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｖ ｅ ｒ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｕ ｌ ｔ ｉ － ｃ ｈａ ｎ ｎｅ ｌ
Ｄ Ｄ Ｓ来 产 生 雷 达 信 号 ， 可 以实 现 线性 调 频 、 非线 性
调频和相位编码等各种复杂雷达波形信号的产生 ， 实现发射波束在二维空间的任意调度 。
基 于 这 样 的 考 虑 ，本 文 采 用 自顶 向下 （ Ｔ ｏ ｐ —
Ｄ ｏ ｗ ｎ） 的设计 方 法设计 了基 于 Ｄ Ｄ Ｓ技术 的多 通道 波形 产 生 的 Ｉ Ｐ核 ，下面 将详 细 描述 此 Ｉ Ｐ核 的设计
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｗａ ｖ ｅ ￣ｒ ｍ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ＤＤＳ ； Ｔ ｏ ｐ － Ｄｏ ｗｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｙ ｒ
１ 引言
直 接数 字 频 率 合 成 （ Ｄ Ｄ Ｓ） 技 术 是 当今 全 数 字 二 维 相控 阵 雷 达 得 以实 现 的 关 键 技 术 之 一 ，通 过
ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ＤＤＳ． Ｉ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｄｕ ｒ ｉ ｎｇ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ — － ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｐｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ —ｃ ｈａ ｎｎ ｅ ｌ ｗａ ｖ ｅ ￣ｒ ｍ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ Ｐ ｃ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｄ ｂｅ ｅ ｎ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ｒ ａ ｄ ａ ｒ ， ｓ ｈｏ ｗｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎｅ ｒ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ．
ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ＤＤＳ
Ｓ Ｏ Ｎ Ｇ Ｈｅ － ｊ ｕ ａ ｎ ， ＭＡ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｐ Ａ Ｎ Ｇ Ｚ ｕ ｎ － ｌ ｉ ｎ
（ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｉ Ｃ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｉ … Ｈ巾 国集 成 电 路
■●＿
Ｃ ｈｉ ｎａ Ｉ ｎｔ ｅｇｒ ａｔ ｅｄ Ｃ ｉ ｒ ｃｕｉ ｔ
趣 上
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Ｉ
基于 ＤＤＳ技术 的多通道波彤产生 的 设计与验证
宋何 娟 ， 马强 ， 庞 遵林
（ 华 东电子 工程研 究所 集成 电路设计 中， ， 安徽 合 肥 ， ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ Ｔ ｏ ｐ — Ｄ ｏ ｗ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ
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摘要 ： 本 文 采 用 自顶 向下 的 Ｔ ｏ ｐ － Ｄ ｏ ｗ ｎ设 计 方 法 ， 详 细描 述 了基 于 Ｄ Ｄ Ｓ 技 术 的 多通 道 波 形产 生 的设 计 与 验证 ， 并 给 出了验 证 过 程 中收 集 的功 能覆 盖 率 和仿 真 波形 ， 此 多通 道 波形 产生 Ｉ Ｐ 核 已成 功应 用 于数 字