制作一个正弦信号发生器的设计
正弦信号发生器的设计实验报告(2013070619)
正弦信号发生器的设计
一、实验目的
1、进一步熟悉QuartusII软件的使用，掌握可编程器件的开发设计的过程。
2、掌握QuartusII中国宏模块的使用方法，重点是LMP_ROM与FPGA硬件资源的使用方法。
3、进一步熟悉GW48-PK2 EDA实验系统。
二、实验内容
采用图形输入方法完成以下正弦信号发生器的设计。
其中6为二进制加法计数器采用兆功能库的arithmetic中的lpm_counter来实现。
ROM元件采用storage中的lpm_rom实现。
ROM数据表中的正弦信号为64字节。
操作如下：
1、新建工程文件，取名为SIN。
2、创建初始化文件，为SIN.mif。
3、建立LPM_ROM.
4、建立LPM_COUNTER文件
5、绘制电路图及编译
6、仿真波形的建立与存盘
7、仿真波形前的检查、仿真，检查结果
8、波形仿真前的检查，进行仿真，检查结果。
9、绑定管脚，进行仿真
10、下载程序，在实验箱上验证结果。
11、重复前面的步骤，设计多波形的信号发生器。
（老师对不起，由于我实验的照片找不到了，就借用了同学的多波形的图片。
）。
基于fpga的dds正弦信号发生器的设计和实现
基于FPGA的DDS正弦信号发生器的设计和实现引言在电子领域中，正弦信号是一种重要的基础信号，被广泛应用于通信、音频、视频等各个领域。
而DDS（Direct Digital Synthesis）直接数字合成技术则是一种通过数字方式生成高精度、高稳定性的正弦波信号的方法。
本文将详细介绍基于FPGA的DDS正弦信号发生器的设计和实现。
设计目标本次设计旨在实现一个可配置频率范围广泛且精度高的DDS正弦信号发生器。
具体设计目标如下： 1. 实现频率范围可调节，覆盖从几Hz到数十MHz； 2. 提供高精度的频率控制，满足特定应用场景对频率稳定性和相位精度的要求； 3. 支持模数转换器（DAC）输出，并能够通过外部接口控制输出幅值； 4. 使用FPGA作为主要硬件平台，以满足高速计算和灵活配置需求。
系统架构基于FPGA的DDS正弦信号发生器主要由以下几个部分组成： 1. 数字控制模块（Digital Control Module）：负责接收外部输入的频率、相位和幅值等参数，并将其转换为对DDS核心模块的控制信号； 2. DDS核心模块（DDS Core Module）：根据接收到的控制信号，通过数学运算生成正弦波形的离散采样值； 3. 数字模拟转换模块（Digital-to-Analog Converter, DAC）：将DDS核心模块输出的数字采样值转换为模拟电压信号； 4. 输出放大器（Amplifier）：用于放大DAC输出的电压信号，并通过外部接口提供可调节幅值的正弦波输出。
DDS核心模块设计DDS核心模块是整个系统中最关键的部分，它负责根据输入参数生成正弦波的离散采样值。
下面是DDS核心模块设计中需要考虑的几个关键要素：相位累加器相位累加器是DDS核心模块中最基础且重要的组件之一。
它根据输入的频率和时钟信号，在每个时钟周期内累加相位增量，从而实现相位连续变化。
相位累加器可以使用一个定点数或浮点数寄存器来表示，并通过固定步长进行相位递增。
EDA正弦波信号发生器的设计
利用LPM 设计正弦信号发生器一、设计目的：进一步熟悉maxplu sII 及其LPM 设计的运用。
二、设计要求：1、利用原理图输入方式。
2、信号数据点值自行想法实现。
3、得出正确时序仿真文件。
三、设计原理：图1 正弦信号发生器结构框图图1所示的正弦波信号发生器的结构由三部分组成计数器或地址发生器（这里选择8位），正弦信号数据ROM （8位地址线，8位数据线），含有256个8位数据（一个周期）。
四、VHDL 顶层设计。
设计步骤：1、建立.mif 格式文件建立C 语言文件sin.cpp ，运行产生sin.exe 文件。
sin.cpp 程序代码：#include <iostream>#include <cmath>#include <iomanip>using namespace std;int main(){int i;float s;VHDL 顶层设计sin.vhd8位计数器 （地址发生器） 正弦波数据 存储ROM 产生波形数据cout<<"WIDTH=8;\nDEPTH=256;\n\nADDRESS_RADIX=HEX;\nDA TA_R ADIX=HEX;\n\nCONTENT\nBEGIN\n";for(i=0;i<256;i++){s=sin(atan(1)*8*i/256);cout<<" "<<i<<" : "<<setbase(16)<<(int)((s+1)*255/2)<<";"<<endl;}cout<<"END"<<endl;return 0;}把上述程序编译后，在DOS命令行下执行命令：sin.exe > sin.mif;将生成的sin.mif 文件。
vhdl语言正弦波信号发生器设计
AS正弦波信号发生器设计一、实验内容1.设计一正弦信号发生器，采用ROM进行一个周期数据存储，并通过地址发生器产生正弦信号。
（ROM：6位地址8位数据；要求使用两种方法：VHDL编程和LPM）2.正弦信号六位地址数据128，140，153，165，177，188，199，209，219，227，235，241，246，250，253，255，255，254，252，248，244，238，231,223，214，204，194，183，171，159，147，134，121，109,96,84,72,61,51,41,32,24，17,11,7, 3，1，0，0，2，5,9，1420,28,36,46,56,67,78,90,102,115,127。
二、实验原理正弦波信号发生器是由地址发生器和正弦波数据存储器ROM两块构成，输入为时钟脉冲，输出为8位二进制。
1．地址发生器的原理地址发生器实质上就是计数器，ROM的地址是6位数据，相当于64位循环计数器。
2.只读存储器ROM的设计(1)、VHDL编程的实现①基本原理：为每一个存储单元编写一个地址，只有地址指定的存储单元才能与公共的I/O相连，然后进行存储数据的读写操作。
②逻辑功能：地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据。
(2)、基于LPM宏功能模块的存储器的设计①LPM：Library of Parameterized Modules，可参数化的宏功能模块库。
②Quartus II提供了丰富的LPM库，这些LPM函数均基于Altera器件的结构做了优化处理。
③在实际的工程中，设计者可以根据实际电路的设计需要，选择LPM库中适当的模块，并为其设置参数，以满足设计的要求，从而在设计中十分方便的调用优秀的电子工程技术人员的硬件设计成果。
三、设计方案1.基于VHDL编程的设计在地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据系统框图如下:2.基于LPM宏功能模块的设计LPM宏功能具有丰富的由优秀的电子工程技术人员设计的硬件源代码可供调用，我们只需要调用其设计的模块并为其设计必要的参数即可。
EDA实验-正弦波信号发生器设计
实验八正弦信号发生器的设计一、实验目的1、学习用VHDL设计波形发生器和扫频信号发生器。
2、掌握FPGA对D/A的接口和控制技术,学会LPM_ROM在波形发生器设计中的实用方法。
二、实验仪器PC机、EDA实验箱一台Quartus II 6.0软件三、实验原理如实验图所示，完整的波形发生器由4部分组成：• FPGA中的波形发生器控制电路,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,如正弦波或三角波数据。
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。
波形数据ROM可以由多种方式实现，如在FPGA外面外接普通ROM;由逻辑方式在FPGA中实现（如例6）；或由FPGA中的EAB模块担当,如利用LPM_ROM实现。
相比之下，第1种方式的容量最大，但速度最慢；，第2种方式容量最小，但速度最最快;第3种方式则兼顾了两方面的因素；• D/A转换器负责将ROM输出的数据转换成模拟信号，经滤波电路后输出。
输出波形的频率上限与D/A器件的转换速度有重要关系,本例采用DAC0832器件。
DAC0832是8位D/A转换器,转换周期为1µs,其引脚信号以及与FPGA目标器件典型的接口方式如附图2—7所示。
其参考电压与＋5V工作电压相接（实用电路应接精密基准电压）.DAC0832的引脚功能简述如下：•ILE(PIN 19）：数据锁存允许信号,高电平有效，系统板上已直接连在＋5V上。
•WR1、WR2(PIN 2、18）：写信号1、2，低电平有效。
•XFER（PIN 17)：数据传送控制信号,低电平有效。
•VREF(PIN 8）:基准电压，可正可负,－10V～＋10V.•RFB(PIN 9)：反馈电阻端。
实验九定制LPM_ROM设计简单的正弦信号发生器
定制LPM_ROM设计简单的正弦信号发生器
实验名称：利用定制好的LPM_ROM设计简单的正弦信号发生器。
实验过程：
1：LPM_ROM的定制
图1 调用LPM_ROM
图2 LPM_ROM的参数设置
图3 加入初始化文件配置
2：LPM_ROM的仿真测试
图4 LPM_ROM仿真测试
3：波形分析
由图4可以看出，随着CLK的上升沿的出现，对应地址A的数据输出与初始化文件的数据完全吻合，实验得证。
再利用次模块完成一个简单的正弦信号发生器设计，该模块可以用来作为地址信号发生器（7位输出）和数据存储器（7位地址线，8位数据线），含有128个8位波形数据（一个正弦波形周期）。
4：正弦信号发生器的VHDL顶层设计
包括了对定制LPM_ROM时文件模块ROM78的例化调用。
图5 正弦信号发生器的VHDL描述
图6正弦信号发生器的仿真波形输出
5：波形分析
随着每个时钟上升沿的到来，输出端口将正弦波数据依次输出。
输出的数据与初始化配置文件相符。
6：观察RTL图
图7 正弦信号发生器的RTL电路图
分析：其中左边三个元件：加法器，寄存器构成7位计数器：其输出接右边ROM的地址输入端。
输出可接FPGA外的DAC，完成正弦波形输出。
实验结论：作为数据和程序的存储单位，ROM还有很多其他用处，如数字信号发生器的波形数据存储器，正弦信号发生器等。
简易正弦信号发生器设计
简易正弦信号发生器设计
一、实验目的
1.进一步熟悉QuartusII及LPM-RAM宏模块与FPGA硬件资源的使用方法。
二、实验设备
计算机、和软件QuartusII和EDA/SOPC试验箱
三、试验内容
简易正弦信号发生器设计，要求ROM是8位数据线，8位地址线。
四、试验原理
打开QuartusII软件，在连接试验电路之前调入LPM-RAM-DQ宏模块，PLM-COUNER模块和74244芯片，再连接电路图，试验原理设计图如下：
图1-1键入64个正弦信号数据
图1-2简易正弦信号发生器顶层电路设计
五、实验结果
试验结果如下图：
图1-3综合后的RLT图
图1-4仿真波形图3.引脚锁定方案图
图1-5引脚锁定方案图
图1-6编程下载模式图
六、试验小节
一学期匆匆而过，通过大半学期的学习，我们学到了很多处理问题的技巧。
不过我们还要熟记很多单词，大多数的单词我们还不认识，相信通过进一步的学习，我们一定能学好这个软件。
我们也将以浓厚的兴趣和积极的态度去学习。
相信我们一定会有更加长足的进步。
DDS正弦信号发生器的设计
高级数字系统设计实验——DDS正弦信号发生器设计姓名学号专业：通信与信息系统指导老师实验三 DDS 正弦信号发生器一、实验要求：利用LPM_ROM 设计一个DDS 正弦信号发生器，要求ROM 表长度为8位，频率控制字为8位，输出频率分辨率优于1Hz 。
二、设计方案 1、 方案流程图：由频率控制字提供，累加器在系统时钟控制下，来一个上升沿就累加一次频率控制字的值，累加器的位数高于8位，所以用其高8位作为正弦查表的地址，根据地址就能寻址到表内的值，该值通过DAC 转换再通过示波器就能显示波形。
累加器溢出一次就相当于正弦表寻址一圈，正弦信号经历一个周期。
2、参数设定系统时钟fclk ：设定为50KHz ，频率控制字M ：8位，取值范围：1~28-1， 分辨率：f=nfclk2 n 为累加器的位数，当系统时钟的频率越低，相位累加器的位数越高，所得到的频率分辨率就越高，累加器：为了使输出频率的分辨率能达到1Hz ，选定为16位， 输出频率：fout=n M fclk 2*=16250000M *=6553650000M*， 当M=1时，输出频率最小，fout=0.7629Hz ，当M=255时，输出频率最大，fout=0.7629*255=194.5496Hz 。
3、模块建立 1）累加器LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;USE IEEE.std_logic_ARITH.ALL;USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY add ISPORT(fclk : IN STD_LOGIC; --接入系统时钟rst : IN STD_LOGIC; --复位端fcontrol:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--频率控制字8位asum:OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0));--输出累加和END ENTITY;ARCHITECTURE behav OF add ISSIGNAL a:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);--累加器的暂存值SIGNAL fc:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--频率控制字的寄存器BEGINfc<=fcontrol;PROCESS(fc,a,fclk,rst)BEGINIF(rst = '1' ) THENa <=(others=>'0');--复位端高电平有效ELSIF( fclk'event AND fclk = '1') THENa<=a+fc; --系统时钟来一个上升沿就累加一次频率控制字的值ELSENULL;END IF;asum<=a;--寄存器的值赋值给输出端END PROCESS;END behav;2）ROM表ROM表可以通过LPM宏功能模块来实现，通过MegaWizard管理器可以构建我们所需的存储单元，因为频率控制字为8位，DAC 采用实验箱上的THS5651为10位并行高速DAC，所以需要256个存储单元，每个单元为10bits。
正弦信号发生器实验报告
正弦信号发生器实验报告引言本实验旨在设计并构建一个正弦信号发生器，用于产生具有特定频率和振幅的正弦波信号。
正弦信号在电子工程中具有广泛的应用，如通信系统、音频设备和信号处理等。
本实验将介绍设计思路、所需材料和步骤，以及实验结果和讨论。
设计思路为了设计一个正弦信号发生器，我们需要以下主要组件：1.振荡电路：产生正弦波信号的核心部分。
2.振幅调节电路：用于控制输出信号的振幅。
3.频率调节电路：用于控制输出信号的频率。
我们将使用基本的集成电路和电子元件来实现这些功能。
接下来，我们将逐步说明每个组件的设计和实现。
所需材料在开始实验之前，我们需要准备以下材料和工具：1.集成电路：例如操作放大器（Op-amp）。
2.电容器和电阻器：用于构建振荡电路和调节电路。
3.面包板：用于连接电子元件。
4.电源：为电路提供所需的电能。
5.示波器：用于测量信号的振幅和频率。
实验步骤1.第一步：振荡电路设计和构建–选择一个合适的振荡电路拓扑，如RC振荡电路。
–计算并选择所需的电容器和电阻器数值。
–使用面包板将电容器、电阻器和集成电路连接起来。
2.第二步：振幅调节电路设计和构建–选择一个合适的振幅调节电路拓扑，如非反相放大器。
–根据需要的振幅范围计算并选择所需的电阻器数值。
–使用面包板将电阻器和集成电路连接起来。
3.第三步：频率调节电路设计和构建–选择一个合适的频率调节电路拓扑，如电阻-电容调谐电路。
–根据需要的频率范围计算并选择所需的电容器和电阻器数值。
–使用面包板将电容器、电阻器和集成电路连接起来。
4.第四步：电源和示波器连接–将电源连接到电路以提供所需的电能。
–将示波器连接到电路以测量输出信号的振幅和频率。
5.第五步：实验验证和调试–打开电源，并使用示波器观察输出信号。
–调节振幅和频率调节电路，验证是否可以在所需范围内调节信号的振幅和频率。
实验结果和讨论经过实验验证和调试，我们成功设计和构建了一个正弦信号发生器。
该信号发生器能够在所需的频率范围内产生具有可调节振幅的正弦波信号。
EDA课程设计正弦信号发生器的设计
《EDA技术》设计报告设计题目正弦信号发生器的设计院系：信息工程学院专业：通信工程学姓号：名：RST7 根地址线CLK计 数器8 位R O M并转串输出TLV5620 D/A 转换一．设计任务及要求1. 设计任务 :利用实验箱上的 D/A 转换器和示波器设计正弦波发生器，可以在示波器上观察到正弦波2. 设计要求 :（1） 用 VHDL 编写正弦波扫描驱动电路 （2） 设计可以产生正弦波信号的电路（3） 连接实验箱上的 D/A 转换器和示波器，观察正弦波波形二．设计方案（1）设计能存储数据的 ROM 模块，将正弦波的正弦信号数据存储在在 ROM 中，通过地址发生器读取，将正弦波信号输入八位 D/A 转化器，在示波器上观察波形（2）用 VHDL 编写正弦波信号数据， 将正弦波信号输入八位 D/A 转化器， 在示波器上观察波形三．设计框图图 1 设计框图信号发生器主要由以下几个部分构成：计数器用于对数据进行采样，ROM用于存储待采样的波形幅度数值， TLV5620 用于将采集的到正弦波数字量变为模拟量，最后通过示波器进行测量获得的波形。
其中，ROM 设置为 7 根地址线， 8个数据位，8 位并行输出。
TLV5260 为串行输入的 D/A 转换芯片，因此要把 ROM 中并行输出的数据进行并转串。
四．实现步骤1. 定制 ROMROM 的数据位选择为8 位，数据数选择128 个。
利用megawizard plug-in manager定制正弦信号数据ROM 宏功能块，并将上面的波形数据加载于此ROM 中。
如图 3 所示。
图2 ROM 存储的数据图3 调入ROM 初始化数据文件并选择在系统读写功能2. 设计顶层.顶层设计主要是通过编写VHDL 语言或设计原理图用于产生计数信号和调用room 存储的数据并输出。
在此步骤里要建立EDA 工程文件，工程文件结构如图4 所示，SIN_CNT 中的VHDL 代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY SIN_GNT ISPORT ( RST, CLK, EN : IN STD_LOGIC;ADDR : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END SIN_GNT;ARCHITECTURE BEHA VIOR OF SIN_GNT ISCOMPONENT ROM ISPORT ( address : IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);inclock : IN STD_LOGIC;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END COMPONENT;SIGNAL Q : STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINU : ROM PORT MAP ( address => Q,inclock => CLK,q => DOUT);PROCESS(CLK, RST, EN)BEGINIF RST = '0' THENQ <= "0000000";ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF EN = '1' THENQ <= Q + 1;END IF;END IF;END PROCESS;ADDR <= Q;END BEHA VIOR;工程文件的建立步骤简述如下：1、新建一个文件夹。
正弦波信号发生器的设计及电路图
正弦波信号发生器的设计及电路图正弦波信号发生器的设计结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。
分析RC串并联选频网络的特性，根据正弦波振荡电路的两个条件，即振幅平衡与相位平衡，来选择合适的放大电路指标，来构成一个完整的振荡电路。
很多应用中都要用到范围可调的LC振荡器，它能够在电路输出负载变化时提供近似恒定的频率、几乎无谐波的输出。
电路必须提供足够的增益才能使低阻抗的LC电路起振，并调整振荡的幅度，以提高频率稳定性，减小THD（总谐波失真）。
1引言在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路，就其波形来说，可能是正弦波或非正弦波。
在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，这就需要能产生高频信号的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火，超声波焊接，超声诊断，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
可见，正弦波振荡电路在各个科学技术部门的应用是十分广泛的。
2正弦波振荡电路的振荡条件从结构上来看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。
图1表示接成正反馈时，放大电路在输入信号某i=0时的方框图，改画一下，便得图2。
由图可知，如在放大电路的输入端（1端）外接一定频率、一定幅度的正弦波信号某a，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端（2端），得到反馈信号某f，如果某f与某a在大小和相位上一致，那么，就可以除去外接信号某a，而将1、2两端连接在一起（如图中的虚线所示）而形成闭环系统，其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。
实验五 正弦信号发生器设计
实验五正弦信号发生器设计一、实验目的1．熟悉利用QuartusII及其LPM_ROM与FPGA硬件资源的使用方法；2．掌握LPM模块的重要功能；3．熟悉MegaWizard Plug-In Manager的使用方法。
二、实验设备计算机，QuartusII 6.0 版软件，JTAG下载线，EDA实验挂箱（EP1C6Q240C8）。
三、实验原理设计一8位宽、1024点的正弦信号发生器。
正弦信号发生器的结构由四个部分组成：1.计数器或地址发生器（10位地址线）；2.正弦信号数据ROM（存放正弦波的采样数据，采样频率20MHz：8位数据线、10位地址线）；3.VHDL顶层设计；4.D/A转换器（8位）。
四、实验步骤和内容1．在QuartusII上利用MegaWizard Plug-In Manager功能，调用LPM_ROM函数定制8位宽、1024点ROM，并进行初始化。
然后对设计实体进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
2. 利用QuartusII文本编辑器设计10位二进制计数器，做为地址发生器，对设计实体进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
3. 利用层次化设计方法设计一8位宽、1024点的正弦信号发生器。
4. D/A转换器采用试验箱配备的DAC0832。
5. 引脚锁定和硬件下载测试。
引脚锁定后进行编译、下载和硬件测试实验。
将实验过程和实验结果写进实验报告。
6. 使用SignalTap II对设计的正弦信号发生器进行实测。
采样时钟使用系统时钟20MHz。
7. 使用在系统存储器数据读写编辑器对设计的正弦信号发生器进行实测，观测结果；8．实验报告。
将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试实验结果写进实验报告。
五、思考题如何实现对输出正弦信号的频率和相位可调？。
制作一个正弦信号发生器的设计
制作一个正弦信号发生器的设计
一、正弦信号发生器的概念
正弦信号发生器是一种可以产生所需频率的正弦波信号的设备，可以
帮助开发者测量和分析频率特性，也可以用于相关系统的诊断。
正弦信号
发生器可以产生指定频率的正弦波形，以满足不同系统的需求。
它也可以
通过波形对比法进行精确的波形测量，用于分析电子系统特性。
（1）电路设计
正弦信号发生器的电路设计主要有两种：一种是基于模拟电路的设计，另一种是基于数字电路的设计。
（1）模拟电路
模拟电路设计采用的是电路模块，主要有振荡器、滤波器、缓冲器和
调制电路。
（a）振荡器
振荡器主要由振荡电路和调整元件组成，振荡器的作用是形成振荡的
正弦波，以满足信号发生器产生不同频率的要求。
（b）滤波器
滤波器的作用是滤除振荡器产生的额外噪声，以得到纯净的正弦信号。
（c）缓冲器
缓冲器的主要作用是将振荡器的正弦波输出，缓冲器的作用是减少信
号失真，使正弦波更加完美。
（d）调制电路
调制电路的作用是对信号发生器产生的正弦波进行调制，使其能够输出更加稳定的信号频率。
（2）数字电路
采用数字电路设计的正弦信号发生器。
制作一个正弦信号发生器的设计
★项目2：数字信号源
项目简述：设计制作一个正弦信号发生器。
（1）正弦波输出频率范围：1kHz～10MHz；
（2）具有频率设置功能，频率步进：100Hz；
（3）输出信号频率稳定度：优于10-2；
（4）输出电压幅度：1V到5V这间；
（5）失真度：用示波器观察时无明显失真。
（6）输出电压幅度：在频率范围内
50负载电阻上正弦信号输出电压的峰-峰值V opp=6V±1V；
（7）产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz~10MHz范围内调制度m a可在30%～100%之间程控调节，步进量50%，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（8）产生模拟频率调制(FM)信号：在100kHz~10MHz频率范围内产生20kHz最大频偏，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（9）产生二进制PSK、ASK信号：在100kHz固定频率载波进行二进制键控，二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号自行产生；
开发时间：2007 开发人数：1
运行环境：windows xp、Quartus II
相关内容：（还未整体综合）
下面是调幅原理图：
下面是调频原理图：
下面是正弦信号发生器设计原理图：
下面是PSK设计原理图：。
正弦波信号发生器的原理及制作
正弦波信号发生器的原理及制作
1．电路图和PCB的设计
正弦波信号发生器电路原理图如上图所示，下图是为其配套的电源电路。
整个电路可以在面包板上焊接而成，也可自制PCB图，效果会更佳。
2．电路工作原理和元器件的选择
由上图可见，正弦波信号发生器电路由两级构成。
第一级是一个RC文氏桥振荡器，通过双刀四掷波段开关ZK切换电容进行信号频率的粗调，每挡的频率相差10倍。
通过双连电位器RP1进行信号频率的细调，在该挡频率范围内频率连续可调。
RP2是一个多圈电位器，调节它可以改善波形失真。
若将R4改成阻值为3K的电阻，则调节RP2时，可以明显看出RC文氏桥电路的起振条件和对波形失真的改善过程。
电路的第二级是一个反向比例放大器，调节单连电位器RP3可以改变输出信号的幅度，本级的电压放大倍数最大为5倍，最小为零倍，调节RP3可以明显看到正弦波信号从无到有直至幅度逐渐增大的情况。
当然这级电路若采用同向比。
基于fpga的dds正弦信号发生器的设计和实现
基于fpga的dds正弦信号发生器的设计和实现
基于FPGA的DDS正弦信号发生器可以使用两种常见的实现
方法：Look-Up Table (LUT) 方法和相位累积器方法。
1. LUT方法：
- 首先，定义一个存储正弦波样本值的LUT (Look-Up Table)，LUT的大小取决于所需的精度和波形频率范围。
- 使用一个计数器来生成一个相位值，该相位值是一个0到LUT大小之间的数字。
- 将该相位值作为索引，通过查找LUT来获取对应的正弦波
样本值。
- 将该正弦波样本值通过数字-模拟转换器(DAC)转换为模拟
信号输出。
2. 相位累积器方法：
- 使用一个固定频率的时钟作为参考信号输入，例如50 MHz。
- 使用一个相位累积器累积每个时钟周期的相位值。
- 计算相位值对应的正弦波样本值，并通过DAC转换为模拟信号输出。
- 相位累积器的更新频率由所需的输出频率确定，可以通过
增加或减小相位值的增量来调节输出频率。
需要注意的是，FPGA上实现DDS正弦信号发生器时，需要
一个高速的DAC来将数字信号转换为模拟信号输出。
同时，
为了提高性能和减少功耗，可以采用流水线技术，通过并行处理来提高输出频率的精度和速度。
此外，还可以通过添加相位调制、振幅调制等功能来进一步扩展DDS正弦信号发生器的
功能。
要设计和实现基于FPGA的DDS正弦信号发生器，可以使用硬件描述语言如Verilog或VHDL编写相应的代码，并使用FPGA开发工具进行综合、布局以及生成比特流文件。
最后，将比特流文件加载到目标FPGA芯片上，就可以实现DDS正弦信号发生器的功能。
基于DDS的移相正弦信号发生器设计
基于DDS 的移相正弦信号发生器设计一. 设计原理1.1 利用DDS 产生正弦波信号的工作原理由DDS 产生频率、相位可控制的正弦波。
频率累加器对输入信号进行累加运算, 产生频率控制数据M( 或相位步进量）。
读出的数据送入D/A 转换器和低通滤波器以恢复实际波形。
频率控制字M 和相位控制字分别控制DDS 输出正(余)弦的频率和相位。
DDS 系统的核心是相位累加器, 它由一个累加器和一个N 位相位寄存器组成。
每来一个时钟脉冲, 相位寄存器以步长M 增加。
相位寄存器的输出与相位控制字相加, 其结果作为正(余)弦查找表的地址。
ROM 查找表中储存着一个完整周期的正弦波数字幅度信息, , 每个查找表的地址对应正弦波中O 一360度范围中的一个相位点。
ROM 查找表把输入的地址信息映射成正(余)弦幅度信号, 同时输出数模转换器(DAC)的输入端, DAC 输出的模拟信号经过低通滤波器(LPF), 可得到一个频谱纯净的正(余)弦波。
从而实现正弦波信号的产生。
直接数字合成DDS 的可移相数字信号发生器原理图:1.2 DDS 的数字移相原理DDS 技术的核心是相位累加器, 它类似一个计数器.每来一个时钟信号, 相位累加器的输出就增加一个步长的相位增量, 相位增量的大小由频率控制字确定.经DDS 输出的信号可描述为)2sin()sin(t f A wt A S out out π== (1)其中, Sout 为经DDS 输出的信号, fout 为对应的输出频率, 时间t 是连续的。
为便于数字逻辑描述该表达式, 需进行离散化处理, 用基准时钟信号clk 进行抽样, 设正弦信号的相位φ= 2πfout t , 而在一个时钟周期Tclk 相位φ变化量为clkout clk out f f T f ππφ22==∆ （2） 式(2)中, fclk 是clk 的频率, 对于2π可以看成是满相位的1为了对输出的相位进行控制, 通过一个常数P 来实现, 而每个clk 周期的相位增量Δθ用P 来表示, 即Δθ= P ·Δφ式1 与式(2) 联立可得clkout f f P πθ2⋅=∆ （3） 显然, 信号发生器的输出可描述为)sin().sin(θφφφ∆+=∆+=A p A S out上式中, φ代表正弦信号发生器原始相位值, 可看出, 对相位值进行简单的累加运算, 就可以得到正弦信号当前相位值, 也就得到了DDS 输出的正弦信号。
正弦波信号发生器的设计与实现
在此设计中的基于DDS技术的信号发生器，是通过用单片机编程将控制字并行送入DDS芯片AD9850，然后由AD9850产生波形输出，即采用基于相位累加器的数字频率合成法，利用直接数字合成芯片AD9850产生波形。
在上世纪70年代，随着微处理器的出现，可以使生更复杂的波形。这一时期比基于软件的波形发生器，在本质上，该DAC采用一个微处理器的程序控制，就可以得到各种简单的波形。
二十一世纪，随着集成电路技术的飞速发展，已经有工作频率超过千兆赫的DDS芯片，而且还促进的函数波形发生器的发展，2003年，安捷伦33220A能够产生17种波形的产品，最高频率可达20M，2005年的产品N6030A能够产生了500MHz的频率，采样频率为1.25GHz。
直接数字频率合成器DDS组件后，DDS组件限制速度和数字噪声引起的这两个主要的缺点阻碍了DDS技术的发展与应用。近年来，超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最大工作频率和噪声性能接近的锁相环率合成器，并达到了相当的水平。随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成技术得到了迅速的发展，它不同于人其他现代频率合成技术的频率合成，具有优越的性能和特点。反映在较宽的带宽，频率转换时间短，频率分辨率高，输出相位连续，可生产各种其他宽带正交信号和调制信号，可编程数字，控制灵活，具有很高的价格。现在广泛的应用在通信，导航，遥测，雷达，电子战和现代仪器仪表行业等领域[1]。
简单正弦信号发生器设计实验报告
简单正弦信号发生器设计实验报告专业：电子信息工程班级课题名称：简单正弦信号发生器设计一:实验要求（1）设计一个正弦信号发生器，要求ROM是8位数据线，8位地址。
256个8位波形数据的mif文件通过两种方式建立，一种用Quartus II的专用编辑器建立，另一种是使用附录的mif文件生成器建立。
首先创建原理图工程，调用LPM_ROM等模块；在原理图编辑窗中绘制电路图，全程编译，对设计进行时序仿真，根据仿真波形说明此电路的功能，引脚锁定编译，编程下载于FPGA中，用实验系统上的DAC0832做波形输出，用示波器来观察波形。
完成实验报告。
（2）学习使用Quartus II的In-System Memory Content Editor来观察FPGA 中的LPM_ROM中的z形波数据，并在在线改变数据后，从示波器上观察对应的输出波形的改变情况。
（3）学习使用Quartus II的Signal Tap II观察FPGA的正弦波形。
二：实验原理正弦信号发生器的结构框图由四个部分组成：（1）计数器或地址发生器，用来作为正弦波数据ROM的地址信号发生器。
ROM中的数据将随地址数据的递增而输出波形数据，然后由DAC输出波形。
（2）正弦信号数据ROM，含64个8位数据。
（3）原理图顶层设计。
（4）8位D/A。
DAC的输出接示波器。
三：实验内容1、定制初始化波形数据文件：建立.mif格式文件。
File—new—other files,选择 Memory Initialization File选项,选择64点8位的正弦数据，弹出表格后输入教材图4-38中的数据。
然后以romd.mif的名字保存至新建的文件夹中。
2、定制LPM_ROM元件：利用MegaWizard Plug-In Manager定制正弦信号数据ROM宏功能块，并将以上的波形数据加载于此ROM中。
并以data_rom.vhd名字将生成的用于例化的波形数据ROM文件保存至上述文件夹中。
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★项目2：数字信号源项目简述：设计制作一个正弦信号发生器。
（1）正弦波输出频率范围：1kHz～10MHz；（2）具有频率设置功能，频率步进：100Hz；（3）输出信号频率稳定度：优于10-2；（4）输出电压幅度：1V到5V这间；（5）失真度：用示波器观察时无明显失真。
（6）输出电压幅度：在频率范围内50负载电阻上正弦信号输出电压的峰-峰值V opp=6V±1V；（7）产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz~10MHz范围内调制度m a可在30%～100%之间程控调节，步进量50%，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；（8）产生模拟频率调制(FM)信号：在100kHz~10MHz频率范围内产生20kHz最大频偏，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；（9）产生二进制PSK、ASK信号：在100kHz固定频率载波进行二进制键控，二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号自行产生；开发时间：2007 开发人数：1运行环境：windows xp、Quartus II相关内容：（还未整体综合）下面是调幅原理图：下面是调频原理图：Location P IN_28Option Value VCCclkINPUT Location P IN_2Location P IN_4Location P IN_6Location P IN_8Location P IN_12Location P IN_14Location P IN_16LocationP IN_18Option Value VCCp0[7..0]INPUT LocationP IN_44Option...V alue...VCC CSKF[2..0]INPUT Location P IN_20Location P IN_23LocationP IN_42Option Value VCCCSKC[2..0]INPUT Location P IN_180Option Value daclkOUTPUTLocation P IN_175Location P IN_176Location P IN_173Location P IN_174Location P IN_169Location P IN_170Location P IN_167Location P IN_168Location P IN_165LocationP IN_166Option Value qout[9..0]OUTPUT NOT inst23GNDaddress[11..0]clockq[9..0]sin_rom0inst2data[7..0]cskc[2..0]cskf[2..0]oenkc[23..0]kf[23..0]xsj1instABA+Bdataa[23..0]datab[23..0]result[23..0]lpm_add_sub0inst15ABA+Bdataa[23..0]datab[23..0]result[23..0]lpm_add_sub0inst16DFFdata[23..0]clockq[23..0]lpm_dff0inst10ABA+Bdataa[23..0]datab[23..0]result[23..0]lpm_add_sub0inst17GNDDFFdata[23..0]clockq[23..0]lpm_dff0inst9address[11..0]clockq[9..0]sin_rom0inst3GNDQQ[23..0]qa[23..0]QQ[23..12]qd[23..0]qb[23..0]qa[14..5]q a [23..15]q a [4..0]qu[23..12]qd[23..0]qb[23..0]qu[23..0]下面是正弦信号发生器设计原理图：L o c a t i o n P I N _28O p t i o n V a l u e V C Cc l kI N P U T L o c a t i o n P I N _2L o c a t i o n P I N _4L o c a t i o n P I N _6L o c a t i o n P I N _12L o c a t i o n P I N _14L o c a t i o n P I N _16L o c a t i o n P I N _18L o c a t i o nP I N _8O p t i o n V a l u e V C Cp 0[7..0]I N P U T C CP U T V C CI N P U T V C CI N P U T L o c a t i o n P I N _180O p t i o n V a l u e d a c l kO U T P U T L o c a t i o n P I N _166L o c a t i o n P I N _165L o c a t i o n P I N _168L o c a t i o n P I N _167L o c a t i o n P I N _170L o c a t i o n P I N _169L o c a t i o n P I N _174L o c a t i o n P I N _173L o c a t i o n P I N _176L o c a t i o nP I N _175O p t i o n V a l u e q o u t [9..0]O U T P U TG N DN O Ti n s t 24a d d r e s s [11..0]c l o c k q [9..0]s i n _r o m 0i n s t 2O C T A L L A T C H E SD [8..1]GO E N Q [8..1]74373bn s t 6G N DA BA +B d a t a a [47..0]d a t a b [47..0]re s u l t [47..0]l p m _a d d _s u b 1i n s t 3D F Fd a t a [47..0]c l o c k q [47..0]l p m _d f f 0i n s t 8d a t a [7..0]c s k c [5..0]oe nk c [47..0]x s j 1i n s t3:8 D E C O D E RA B G 1C G 2A N G 2B N Y 0N Y 1N Y 2N Y 3N Y 4N Y 5N Y 6N Y 7N 74138n s t 5O C T A L L A T C H E SD [8..1]GO E N Q [8..1]74373bi n s t 10U n s i g n e d m u l t i p l i c a t i o nd a t a a [9..0]d a t a b [15..0]r e s u l t [25..0]l p m _m u l t 0i n s t 16N O Ti n s t 17N O T i n s t 18N O T i n s t 19N O T i n s t 20N O T i n s t 22N O T i n s t 23N O T i n s t 25N O T i n s t 26c s [5..0]q q [47..0]q a [7..0]c s 7q a [15..8]c s 6c s 0c s 1c s 2c s 3c s 6c s 7c s 5c s 4q q [31..20]q a [15..0]q o u t [9..0]q o u [9..0]路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库下面是PSK 设计原理图：Location P IN_28Option Value VCCclkINPUT Location P IN_2Location P IN_4Location P IN_6Location P IN_12Location P IN_14Location P IN_16Location P IN_18LocationP IN_8Option Value VCCp0[7..0]INPUT Location P IN_23Option Value VCCdz0INPUT Location P IN_42Option Value VCC dz1INPUT Location P IN_44Option Value VCCdz2INPUT VCCdz3_pskINPUT Location P IN_180Option Value daclkOUTPUTLocation P IN_166Location P IN_165Location P IN_168Location P IN_167Location P IN_170Location P IN_169Location P IN_174Location P IN_173Location P IN_176Location P IN_175Option Value qout[9..0]OUTPUT NOTinst24address[11..0]clockq[9..0]sin_rom0inst2OCTAL LATCHE S D[8..1]GOE N Q[8..1]74373binst6GNDABA+Bdataa[47..0]datab[47..0]result[47..0]lpm_add_sub1inst3DFFdata[47..0]clockq[47..0]lpm_dff0inst8data[7..0]cskc[5..0]oenkc[47..0]xsj1inst3:8 DE CODE RA B G1C G2AN G2BN Y0NY1N Y2N Y3N Y4N Y5N Y6NY7N74138inst5GNDVCCOCTAL LATCHE SD[8..1]GOE N Q[8..1]74373binst10Unsigned multiplicationdataa[9..0]datab[15..0]result[25..0]lpm_mult0inst16NOTinst17NOTinst18NOTinst19NOT inst20NOTinst22NOTinst23NOTinst25NOTinst26VCCddio bidirpower up highdatain_h[11..0]datain_l[11..0]outclockpadio[11..0]altddio_bidir0inst4A BA-B dataa[11..0]datab[11..0]result[11..0]lpm_add_sub2inst1cs[5..0]qq[31..20]qa[15..0]qou[9..0]p s kqa[7..0]cs7qa[15..8]cs6cs5cs6cs1cs0cs2cs3cs4cs7pskqou[9..0]qq[47..0]GND。