DDS报告

南京理工大学

电子线路设计

——直接数字频率合成器（DDS）设计

实验报告

作者: 沈爱松学号：912104220234

学院(系):电子工程与光电技术学院

专业: 电子信息工程

实验日期： 11月21—11月28日

2014 年 11 月

摘要

本篇报告主要介绍了用EDA设计完成直接数字频率合成器DDS的过程。该直接数字频率合成器输出的频率及相位均可控制，且能输出正弦、余弦、三角波、锯齿波、方波五种波形，经过转换之后还能在示波器上显示，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。设计中充分考虑了正余弦函数的特点进行了优化设计，提高了计算精度。并且加入了频率计功能。本设计利用QuartusII 软件进行DDS的设计，最后下载到SmartSOPC实验系统中进行硬件测试。

关键词 QuartusⅡ DDS ROM 测频 AM调制

Abstract

This report introduces the EDA design is completed with Direct Digital Synthesis DDS process. The direct digital frequency synthesis of the output frequency and phase can control, and can output sine, cosine, triangle wave, sawtooth, square waveform five, after conversion after also displayed on the oscilloscope, in the role of the control circuit can be Implementation maintained cleared function, and also shows the output frequency, phase control characters, frequency control word.A brand-new algorithm was brought forward considering the symmetry characteristic of sine function, and then applied to optimizing the system which result in the improvement on calculation precision.Already designed according to the audio, will produce A spurious signal and carrier signal AM modulation This design uses DDS QuartusII software design, the final download SmartSOPC experimental system hardware testing.

Keywords QuartusⅡ DDS ROM frequencu measuring AM modulation

目录

一、设计要求说明 (5)

1、设计基本要求 (5)

2、设计提高部分要求 (5)

二、实验原理 (5)

三、各子模块设计原理 (7)

1、分频模块 (7)

2、频率预置与调节模块 (9)

（1）、频率控制字的设定 (9)

（2）、相位控制字的设定 (10)

（3）、控制字设置的开关复用电路 (11)

3、累加器模块 (11)

（1）、相位累加器 (11)

（2）、加法器电路 (12)

4、波形存储器（ROM）模块 (13)

（1）、正弦波形ROM (14)

（2）、余弦波ROM (15)

（3）、方波ROM (15)

（4）、三角波ROM (15)

（5）、锯齿波ROM (16)

5、实现基本功能的模块 (17)

6、测频模块 (18)

（1）、周期为2秒的时钟信号 (19)

（2）、计数器 (19)

（3）、寄存器 (20)

（4）、测频电路 (20)

（5）切换显示 (20)

7、提高精度 (23)

（1）、提高精度的正弦函数的ROM (23)

（2）、采样值取反 (24)

四、调试、仿真 (24)

五、编程下载 (26)

六、实验小结 (30)

参考文献 (30)

一、设计要求说明

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）。

1、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2^12×10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弦波形；

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；

2、设计提高部分要求：

1）、能够同时输出正余弦两路正交信号；

2）、频率、相位控制字的扩展

3）、在数码管上显示生成的波形频率；

4）、充分考虑ROM结构及正弦函数的特点，进行合理的配置，提高计算精度；

5）、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、实验原理

直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）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。具有相对带宽大、频率转换时间短、分辨力高、相位连续性好等优点，很容易实现频率、相位和幅度的数控调制。

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。DDS的组成及构成原理如图1所示。