DDS设计实验报告(DOC)

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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AbstractThe 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.Keywords: DDS ，addition of the system ，improving thoughts 设计内容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)。

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AbstractThis 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.Key words: SmartSOPC QUARTUSⅡ DDS Simulation目录摘要 (1)目录 (2)一、设计要求 (3)二、方案论证 (3)三、直接数字频率合成器总电路图 (4)四、各子模块设计原理及分析说明 (5)4.1、脉冲发生电路 (5)4.2、频率相位预置与调节电路 (9)4.3、累加器电路 (10)4.4、相位控制电路 (11)4.5、波形存储器ROM电路 (12)4.6、测频电路 (14)4.7、不同波形选择电路 (15)4.8、动态译码显示电路 (16)五、程序下载、仿真与调试 (17)六、实验结果 (18)七、实验总结与感想 (23)八、参考文献 (23)一、设计要求1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现直接数字频率合成器（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212×10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；7、可适当添加其他功能二、方案论证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。

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QuartusIIAbstractThe 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)三．实验要求 (4)四．整体电路设计原理 (4)五．各模块电路1.分频电路 (6)2.频率预置和调节电路 (10)3.相位预置和调节电路 (13)4.波形存储器（ROM） (15)5.测频电路 (16)6.译码电路 (18)7.显示电路 (20)8.总电路图 (21)六.附加电路1.节省ROM (22)2.余弦波 (28)3.方波 (29)4.锯齿波 (31)5.三角波 (31)6.选择电路 (34)7.AM调制 (35)七.调试仿真及下载 (36)八.遇到的问题及解决方法 (38)九.收获与感想 (39)十.参考文献 (40)一.实验内容本实验的内容是使用DDS的方法设计一个任意频率的正弦信号发生器和频率计，利用QuartusII完成设计、仿真等工作，并进行硬件测试，通过示波器观察输出信号波形。

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AbstractThe 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.Key words:Quartus ⅡDirect Digital Frequency Synthesizer waveform Frequency and phase adjustment目录一、设计内容 (4)二、设计原理 (4)2.1 DDS概念 (4)2.2 DDS的组成及工作原理 (4)三、设计要求 (6)3.1 基本要求 (6)3.2 提高要求 (6)四、设计内容 (6)4.1 分频电路 (6)4.2 频率预置与调节电路 (10)4.3 累加器 (12)4.4 波形存储器（ROM） (13)4.5 测频电路 (19)4.6 译码显示电路 (21)4.7 消颤电路 (22)4.8 总电路 (23)五、电路调试仿真与程序下载 (24)六、示波器波形图 (25)七、实验中遇到的问题及解决方法 (25)八、电路改进 (26)九、实验感想 (28)十、参考文献 (28)一、设计内容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）。

DDS实验报告南理工

南京理工大学——DDS实验报告姓名:学号：09042202学院：电子工程与光电技术学院专业：通信工程专业题目：多功能数字钟指导老师：蒋立平、花汉兵2011年11月目录一.摘要及关键词 (2)二.设计要求及说明 (3)三.工作原理和整体电路图 (3)四.各子模块的工作原理及电路图 (5)1、分频电路 (5)2、频率与相位控制字产生 (7)3、频率和相位控制器模块 (8)4、DA转换模块 (12)5、测频模块 (13)6、显示模块 (14)五、调试仿真 (15)六、实验中遇到的问题及解决方法 (16)七、实验感想 (17)八、致谢 (17)九、参考文献 (17)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。

本设计利用QuartusII 7.0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。

AbstractThis 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. This design uses DDS QuartusII 7.0 software design, the final download SmartSOPC experimental system hardware testing.关键词EDA设计、直接数字频率合成器DDS、QuartusII 7.0软件、SmartSOPC 实验系统Key wordsEDA design,Direct Digital Synthesizer DDS, QuartusII7.0software, SmartSOPC experiment system二、设计要求及说明1.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ROM实现，ROM结构配置成4096×10类型；（3）系统具有清零和使能的功能；（4）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；（5）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.提高部分：测频电路测频电路是对输出波形的频率进行测量并显示出来，以便观察输出波形的频率。

实验报告

同步技术仿真作业基于DDS 原理的频率信号产生一、实验原理1、DDS 简介DDS 技术是以奈奎斯特采样定律为基础，采用全数字化结构，通过控制相位的变化速度来直接产生各种不同频率信号的一种频率合成方法。

DDS 的字长决定了正弦/余弦基准信号样点的个数和所产生频率信号的量化精度。

最小频率间隔决定了DDS 所能产生信号的最小频率。

DDS 所产生信号的频率为最小频率间隔的整数倍。

用DDS 产生频率信号有以下优点：（1）输出频率相对带宽较宽；（2）频率转换时间短；（3）频率分辨率极高；（4）相位变化连续；（5）输出波形的灵活性；（6）其他优点，如易于集成，功耗低，体积小，重量轻，可靠性高等。

2、信号产生过程正弦信号发生器的输出如下：sin 2sin S A ft A πθ== (1)其中f 是输出信号的频率，θ 是相位。

对上式进行离散化处理，用基准时钟进行抽样。

则在一个时钟周期c T 内相位变化量为：22c cffT f πθπ∆==(2) 其中c f 是时钟频率。

为了进行数字量化，我们把2π分成2N 份，则最小等分量为：22N πδ= (3)每次相位增量取δ得M 倍可得到输出信号的频率：022c N c M Mf f T δπ==(4) 则输出信号为： 00sin 2S A f t π=(5)二、程序说明为了完成实验所要求内容，在本实验中通过写一个函数来实现。

函数形式如下： [](),,,,0,,S Sroot dds N fs df ph f Nsig =(6)其中出口参数意义： S ：输出信号；Sroot ：基准频率信号。

入口参数意义：N :dds字长fs采样频率df：dds输出信号最小频率间隔；ph：输出信号初相；f：输出信号频率；Nsig：输出信号点数。

调整函数参数可以输出不同的频率信号。

同时调用函数后可以画出基准频率信号和输出信号的时域及频域波形。

信号产生过程可分为基准频率信号的产生，计算输出信号地址，产生输出信号三大步骤。

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的输入值，可以轻松地调整DDS系统的输出频率。

通过改变相位累加器的初始相位值，可以控制DDS系统输出信号的初始相位。

通过正弦波表的查表功能，可以准确地生成对应相位值下的正弦波信号。

五、实验总结DDS技术是一种非常重要的信号产生技术，在很多领域都有广泛应用。

本实验通过对DDS技术的研究和实践，进一步加深了对DDS技术的理解和掌握。

实验五 DDS信号发生器设计

实验五DDS信号发生器的设计(1) 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。

(2) 实验原理：直接数字频率综合技术，即DDS技术，是一种新型的频率合成技术和信号产生方法。

其电路系统具有较高的频率分辨率，可以实现快速的频率切换，并且在改变时能够保持相位的连续，很容易实现频率、相位和幅度的数控调制。

f SIN = M（f clk/2n）DDS基本结构相位累加器位宽和采样点关系【例11-12】LIBRARY ieee; --波形数据ROMUSE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY altera_mf;USE altera_mf.altera_mf_components.all;ENTITY data_rom ISPORT( address : IN STD_LOGIC_VECTOR (9 DOWNTO 0);inclock : IN STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END data_rom;. . .init_file => "./data/ rom_data.mif ", --波形数据初始化文件路径lpm_hint => "ENABLE_RUNTIME_MOD=YES, INSTANCE_NAME=rom2",. . .END;【例11-13】LIBRARY IEEE; --32位加法器模块USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER32B ISPORT ( A : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);B : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0) );END ADDER32B;ARCHITECTURE behav OF ADDER32B ISBEGINS <= A + B;END behav;【例11-14】--32位寄存器模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY REG32B ISPORT ( Load : IN STD_LOGIC;DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0) );END REG32B;ARCHITECTURE behav OF REG32B ISBEGINPROCESS(Load, DIN)BEGINIF Load'EVENT AND Load = '1' THEN -- 时钟到来时，锁存输入数据DOUT <= DIN;END IF;END PROCESS;END behav;【例11-15】rom_data.mif 10位正弦波数据文件，读者可用MATLAB/DSP Builder 生成 WIDTH=10;DEPTH=1024;ADDRESS_RADIX=DEC;DATA_RADIX=DEC;CONTENT BEGIN0 : 513; 1 : 515; 2 : 518; 3 : 521; 4 : 524; 5 : 527; 6 : 530; 7 : 533; 8 : 537; 9 : 540; 10 : 543; 11 : 546; 13 : 549; 13 : 552; 14 : 555;. . . . . .（略去部分数据）1018 : 493; 1019 : 496; 1020 : 499; 1021 : 502; 1022 : 505; 1023 : 508; END;(3) 实验内容1：详细述叙DDS 的工作原理，依据例11-12至例11-15完成仿真，并由仿真结果进一步说明DDS 的原理。

DDS信号源设计数字系统设计实践

数字系统设计实践设计报告实验DDS信号源的设计摘要DDS是直接数字频率合成的缩写。

DDS技术是直接数字频率合成技术。

属于第三代频率合成技术，从“相位”概念合成频率。

该电路频率分辨率高，可实现快速频率切换，且在变化时能保持相位连续，易于实现频率、相位和幅度的数控调制。

利用DDS的这些优点，本实验采用FPGA+DAC设计了DDS信号发生器。

这个程序会输入一个频率控制字，然后传输到相位累加器，输出高8位到正弦查找表。

存储在表中的数字波形将由D/A转换器处理并滤波形成模拟波形。

控制字和输出频率将通过乘法器和除法器由十六进制转换成十进制，并显示在数码管上。

关键词:DDS，信号发生器，相位累积，频率目录一、设计任务1二、设计要求1三、系统方案13.1 频率控制字输入模块的论证与选择13.2 rom模块的论证与选择13.3 相位累加器模块的论证与选择23.4 相位寄存器模块的论证与选择23.5 频率控制字M转码输出模块的论证与选择2 3.6 输出频率转化输出模块的论证与选择33.7 输出选择模块的论证与选择3四、系统理论分析与计算34.1理论分析34.2理论计算4五、电路与程序设计45.1电路的设计45.1.1DDS信号源顶层图形设计45.1.2系统电路原理图55.2程序的设计55.2.1频率控制字输入模块的vhdl设计65.2.2相位累加器模块的vhdl设计75.2.3输出选择模块的vhdl设计8六、测试方案与测试结果96.1测试方案96.1.1软件测试96.1.2硬件测试96.2测试结果与分析106.2.1.测试结果106.2.2.测试分析与结论12一、设计任务利用FPGA+DAC设计了DDS信号发生器。

二、设计要求1.分辨率优于1Hz2.ROM表长8位，宽10位。

3.输出频率优于100kHz(每周期50点以上)4.显示信号频率/频率控制字(可切换)5.输入频率控制字或直接输出频率。

三、系统方案3.1频率控制字输入模块的演示和选择选项1:输入三位二进制数进行选择，分别给M加1，10，100，1000，10000，100000。

DDS实验报告

设计要求说明一.设计内容本实验的内容是使用DDS的方法设计一个任意频率的正弦信号发生器，利用Quartus II编辑、编译、综合、适配、仿真测试等工作，并绑定管脚进行硬件测试，最后通过嵌入式逻辑分析仪观察输出信号波形，并验证波形正确以后，再接入DA进行最终模拟输出。

二.设计目的1、进一步熟悉QuartusⅡ的软件使用方法；2、熟悉利用VHDL设计数字系统并学习LPM ROM的使用方法；3、学习FPGA硬件资源的使用和控制方法；4、掌握DDS基本原理，学习利用此原理进行信号发生器的设计。

三.设计要求基本要求：1、完成8位输出数据宽度的频率可调的移相正弦信号发生器。

提高部分：2、完成8位输出数据宽度的移相三角波、方波信号发生器。

3、波形发生器实现幅度可调。

基本原理直接数字频率合成器（DDS）是通信系统中常用到的部件，利用DDS可以制成很有用的信号源。

与模拟式的频率锁相环PLL相比，它有许多优点，突出为（1）频率的切换迅速；（2）频率稳定度高。

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，f c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f c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。

本设计中直接利用D/A转换器得到输出波形，省略了低通滤波器这一环节。

1、频率预置与调节电路不变量K被称为相位增量，也叫频率控制字。

DDS方程为：f0= f c K/2n,f0为输出频率，f c为时钟频率。

当K=1时，DDS输出最低频率（也既频率分辩率）为f c /2nDDS的最大输出频率由Nyguist 采样定理决定，即f c /2,也就是说K的最大值为2n-1.因此，只要N足够大，DDS可以得到很细的频率间隔。

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。

2.DDS信号源使用及信号生成表DDS信号源主要包含以下几个部分：LCD：显示输出信号的频率。

调制输入：外部调制信号输入铆孔（注意铆孔下面标注的箭头方向。

若箭头背离铆孔，说明此铆孔点为信号输出孔；若箭头指向铆孔，说明此铆孔点为信号输入孔）。

实验1 DDS信号源实验报告

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）。

2.DDS信号源使用及信号生成表DDS信号源主要包含以下几个部分：LCD：显示输出信号的频率。

调制输入：外部调制信号输入铆孔（注意铆孔下面标注的箭头方向。

若箭头背离铆孔，说明此铆孔点为信号输出孔；若箭头指向铆孔，说明此铆孔点为信号输入孔）。

DDS报告

目录1 DDS算法原理 (1)1.1 DDS的工作原理 (1)1.2 DDS模块的输出频率 (3)1.3 存储器中读数据 (4)2 基于DDS技术的任意波形发生器 (5)3 Verilog语言实现基于DDS技术的余弦信号发生器，输出位宽16Bit (7)3.1 verilog代码 (7)3.2 ROM中加正余弦波形数值 (10)4实验中遇到的问题及解决办法 (11)基于FPGA的DDS的余弦信号设计伴随着超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究, DDS的高工作频率以及它的抗噪声性能已接近并达到锁相频率合成器相当的水平。

随着这种技术的发展,其将被广泛应用于电子通讯、电子雷达、卫星导航、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域。

传统直接数字频率合成器(DDS)技术,一般采用像单片机等类似的 MCU,其产生正弦信号的输出频率比较小,很难符合现代的通讯等各方面的要求。

基于FPGA的直接数字频率合成器, 相比于其它频率合成方法,具有其特定的优越性能和特点,目前它已经成为现代频率合成技术中的领先者。

其主要体现在相对带宽较宽,频率转换时间短,输出频率是数字可调的,频率分辨率高。

输出相位连续,可产生宽带正交信号及其他多种调制信号,可编程和全数字化,控制灵活方便等方面,并具有极高的性价比。

而且频率和相位可调,适用不同通讯信号占据不同的频率范围,符合现代化通讯的要求。

1 DDS算法原理1.1 DDS的工作原理DDS的工作原理为：在参考时钟的驱动下，相位累加器对频率控制字进行线性累加，得到的相位码对波形存储器寻址，使之输出相应的幅度码，经过模数转换器得到相应的阶梯波，最后在使用低通滤波对其进行平滑，得到所需频率的平滑连续的波形，其结构框图如图1.1所示。

图1.1 DDS的结构框图DDS技术是建立在采样定理的基础上的，它首先对需要产生的波形进行采样将采样值数字化后存入存储器作为查找表，然后再通过查表将数据读出，经过D ／A转换器转换成模拟量，把存入的波形重新合成出来。

实验1DDS信号源实验报告

实验1DDS信号源实验报告一、实验目的1. 了解DDS（Direct Digital Synthesis）技术的原理和基本功能。

2.掌握DDS信号源的使用方法。

3.学会通过DDS信号源产生不同频率的正弦波信号。

二、实验原理DDS技术是一种通过数字方式直接产生信号的技术，它可以根据输入的参考信号和相位累加器的频率控制字，生成任意频率的正弦波信号。

DDS信号源的主要组成部分包括相位累加器、频率控制字、查找表和数字控制逻辑。

1.相位累加器：通过不断累加相位控制字产生相位累加值，控制波形的频率。

2.频率控制字：根据所需的频率值，将其转换为相位控制字并输入给相位累加器。

3.查找表：根据相位累加器的输出值，查找并输出对应的正弦波数据。

4.数字控制逻辑：实现DDS信号源的控制和配置功能。

三、实验器材及仪器1.定频信号发生器。

2.DDS信号源。

3.示波器。

4.双踪示波器。

四、实验步骤1.将定频信号发生器的输出连接到DDS信号源的外部参考时钟输入端。

2.将DDS信号源的输出连接到示波器的输入端。

3.打开定频信号发生器和DDS信号源，并设置其输出频率。

4.调整示波器的时间基准和电压基准，观察并记录示波器上显示的信号波形。

五、实验结果与分析根据所设置的频率值和相位控制字，DDS信号源可以产生相应频率的正弦波信号。

通过示波器可以观察到生成的信号波形。

实验中可以设置不同的频率值，观察其对应的正弦波信号。

当频率较低时，示波器上显示的波形周期较长，波峰和波谷的间距较大；而当频率较高时，示波器上显示的波形周期较短，波峰和波谷的间距较小。

通过不断调整频率值，可以观察到正弦波信号的频率变化规律。

六、实验总结通过本次实验，我对DDS信号源的原理和基本功能有了更深入的了解，掌握了DDS信号源的使用方法，并学会了通过DDS信号源产生不同频率的正弦波信号。

实验中，我们通过连接定频信号发生器和示波器，设置不同的频率值，观察到了相应频率的正弦波信号，并对信号波形进行了分析和观察。

实验一DDS系统实验报告

DDS 系统一、实验仪器：PC 机一台，JQ-NIOS-2C35实验箱一台及辅助软件（DSP Builder 、Matlab/Simulink 、Quartus II 、Modelsim ）二、实验目的： 1. 初步了解JQ-NIOS-2C35实验箱的基本结构。

2、学习和熟悉基于DSP Builder 开发数字信号处理实验的流程。

3、理解DDS 设计的原理和方法。

三、实验原理：对于正弦信号发生器，它的输出可以用下式来描述：)t 2(Asin t Asin S out out pf ==ω （1-1）其中out S 是指该信号发生器的输出波形，out f 指输出信号对应的频率。

上式的表述对于t 是连续的，为了用数字逻辑实现该表达式，必须进行离散化处理。

用基准时钟clk 进行抽样，令正弦信号的相位：t pf out 2=θ （1-2）在一个clk 周期内，相位θ的变化量为：clkfout f p clkT out fp ⋅=⋅⋅=∆22θ （1-3）其中clk f 指clk 的频率，对于p 2，可以理解成“满”相位。

为了对θ∆进行数字量化，把p 2切割成N 2份，由此，每个clk 周期的相位增量θ∆可用量化值θ∆B 来表示为:N2p2B ⋅∆≈∆θθ （1-4）且θ∆B 为整数。

与（1-3）式联立，可得：，clk out f f =∆N2B θclk out f f ⋅=∆N2B θ（1-5）显然，信号发生器的输出可描述为：()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅=∆+=∆-θθθθB B p K N 122sin A Asin S 1-k out(1-6)其中，指前一个周期的相位值clk ，同样可以得出：N 1-K 2p2B 1-K ⋅≈θθ(1-7)由上面的推导可以看出，只要对相位的量化值进行简单的累加运算，就可以得到正弦信号的当前相位值，而用于累加的相位增量量化值θ∆B 决定了信号的输出频率out f ，并呈现简单的线性关系。

DDS 实验报告

电子线路硬件课程设计实验报告课题：DDS信号发生器设计班级：电信0802作者：丁高强学号：U200812809指导老师：罗杰课设评价：课设成绩：一.实验目的1.通过本课程的训练，较系统地完成电子系统设计过程的方案论证、电路设计、电路实现、装配调试、系统测试等各个环节，加深对模拟电路、数字电路、微机原理等相关课程的理论知识的分析理解和综合应用，从而掌握工程设计的基本方法和一般规律。

2.充分发挥学生的自我能动性和创造力，引导学生由原理分析向工程设计过渡；3.进一步熟悉用集成器件实现电路与系统的方法。

4.培养撰写综合实验报告的能力。

二.实验原理DDS的基本原理是利用采样定理，通过查表法产生波形。

DDS 的结构有很多种，其基本的电路原理可用下图来表示。

相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成。

每来一个时钟脉冲fc，加法器将频率控制字与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。

累加寄存器将加法器在上一个时钟脉冲作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，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累加。

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，完成相位到幅值转换。

波形存储器的输出送到Ｄ／Ａ转换器，Ｄ／Ａ转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号。

低通滤波器用于滤除不需要的取样分量，以便输出频谱纯净的信号波形。

DDS在相对带宽、频率转换时间、高分辨力、相位连续性、正交输出以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，为系统提供了优于模拟信号源的性能。

DDS实验报告

DDS实验报告基于MATLAB的数字频率合成DDS设计一、实验目的：1：理解数字频率合成DDS的原理。

2：掌握DDS的设计方法与理念。

3：学会用MALTLAB对DDS进行程序实现。

二、实验背景：随着技术和器件水平的提高，称之为直接数字式频率合成器（DDS）新的频率合成技术得到飞速的发展。

DDS 在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨力以及集成化等一系列指标方面，已远远超过了传统频率合成器所能达到的水平，完成了频率合成技术的又一次飞跃。

DDS 与传统的 DS 和 IS 一起构成了现代频率合成技术体系，将频率合成技术推向了一个新阶段。

三、实验原理：数字频率合成是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新技术，它采用一个恒定的输入参考时钟，通过数据处理的方式产生频率、相位可调的输出信号。

DDS系统由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。

它具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续等优点。

DDS是继直接频率合成技术和锁相环式频率合成技术之后的第三代频率合成技术。

它的工作原理是基于相位与幅度的对应关系，通过改变频率控制字(K)来改变相位累加器(位数为N)的相位累加速度，然后在固定时钟的控制下取样，取样得到的相位值(去取相位累加器的高M位)通过相位幅度转换得到与相位值对应的幅度序列，幅度序列通过数模转换及低通滤波得到正弦波输出。

下图为DDS的原理图。

图（1）原理框图其中，K为频率控制字，c f为基准时钟频率，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。

相位累加器在基准时钟fc的控制下以步长K做累加，把相加后的结果送至相位累加器的输入断，相位累加器一方面将在上一时钟周期作用后产生的新的相位数据反馈到自身的输入端，在下一个时钟的作用下继续与频率控制数据K 相加，另一方面将这个值作为取样地址输出，送人正弦查找表ROM，作为波形ROM的地址，对波形ROM进行寻址。

DDS设计实验报告(DOC)