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DDS直接數(shù)字式頻率合成器的正弦波和余弦波

要長(zhǎng)高 ? 來(lái)源:電子技術(shù)應(yīng)用ChinaAET ? 作者: mdykj33 ? 2022-06-20 17:22 ? 次閱讀
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一、功能描述

本工程實(shí)現(xiàn)DDS直接數(shù)字式頻率合成器,利用正弦波相位線性增加的特點(diǎn),產(chǎn)生正弦波和余弦波。本工程主要由3部分組成:相位累加器,相位幅度轉(zhuǎn)換,數(shù)模轉(zhuǎn)換器DACFPGA外部實(shí)現(xiàn))。其中,相位累加器的高10比特用于ROM索引地址。

二、波形調(diào)制說(shuō)明

模塊將一個(gè)正弦波采樣1024個(gè)點(diǎn),然后保存到內(nèi)部一個(gè)8比特、1024深度的ROM當(dāng)中,通過(guò)改變時(shí)序和相位控制字,即可生成不同頻率的波形。 生成波形的公式是: FO=TCLK*FCW/655360 上面公式中,TCLK是指本模塊的工作時(shí)間,F(xiàn)CW是相位控制字,F(xiàn)O即是生成的信號(hào)頻率。

相位控制字FCW可以改變每次步進(jìn)數(shù)M。如果FCW=128,則模塊內(nèi)部累加器每次加128,則經(jīng)過(guò)M=16’hffff/128=512個(gè)時(shí)鐘,就可以循環(huán)一個(gè)周期,也就是512個(gè)時(shí)鐘完成一個(gè)正弦波輸出。假如FCW為256,則代表1024/4=128個(gè)時(shí)鐘周期就輸出一個(gè)正弦波。

三、應(yīng)用舉例

設(shè)定是FCW=128,CLK=50M的時(shí)鐘頻率,由公式計(jì)算得出F0=10KHZ。實(shí)際測(cè)量出一個(gè)波形時(shí)間為10332000ps,最終波形的頻率為10KHZ。 如果是FCW=128,CLK=5M的時(shí)鐘頻率,由公式計(jì)算得出F0=1KHZ。輸出實(shí)際測(cè)量一個(gè)波形時(shí)間為51898054ps,最終波形的頻率為1KHZ。

如果是FCW=128,CLK=100M的時(shí)鐘頻率,由公式計(jì)算得出F0=0.2MHZ。輸出實(shí)際測(cè)量一個(gè)波形時(shí)間為5167188ps,最終波形的頻率為0.2MHZ。 以此類推,通過(guò)對(duì)頻率控制字的改變來(lái)控制波形頻率。

四、平臺(tái)效果圖

五、實(shí)現(xiàn)過(guò)程

首先根據(jù)所需要的功能,工程頂層的輸入輸出信號(hào)列表。

我們可以把工程劃分成三個(gè)模塊,分別是Sin相位轉(zhuǎn)波形模塊和Cos相位轉(zhuǎn)波形模塊和相位累加器模塊。

1. 相位累加器模塊

本模塊根據(jù)設(shè)置好的相位控制字FCW來(lái)進(jìn)行相位累加,以此控制波形的相位,sum 《= sum + fcw;對(duì)相位不斷累加,然后將累加的sum數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳到另外兩個(gè)模塊中去 以此本模塊實(shí)現(xiàn)了相位累加,并將數(shù)據(jù)傳輸給其它模塊的功能。

本模塊信號(hào)列表如下:

2.Sin相位轉(zhuǎn)波形模塊

本模塊實(shí)際上是一個(gè)RAM,事先將相位和相應(yīng)相位上的幅值關(guān)系寫入,然后通過(guò)從相位累加模塊傳來(lái)的相位累加數(shù)據(jù)sum進(jìn)行查表,得到對(duì)應(yīng)的幅值,以此當(dāng)一個(gè)sin波的相位全部轉(zhuǎn)換一遍后即可得到一個(gè)完整的sin波形。

信號(hào)列表如下:

3. Cos相位轉(zhuǎn)波形模塊

本模塊實(shí)際上是一個(gè)RAM,事先將相位和相應(yīng)相位上的幅值關(guān)系寫入,然后通過(guò)從相位累加模塊傳來(lái)的相位累加數(shù)據(jù)sum進(jìn)行查表,得到對(duì)應(yīng)的幅值,以此當(dāng)一個(gè)cos波的相位全部轉(zhuǎn)換一遍后即可得到一個(gè)完整的cos波形。

信號(hào)列表如下:

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