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EDA课程设计——DDS信号发生器的设计电子信息工程一、设计题目以及原理●采用DDS技术设计一个信号发生器：设计要求如下：（1）具有产生正弦波、方波和三角波3种周期性波形；（2）输出频率范围10Hz~2MHz（非正弦信号频率按10次谐波计算），重复频率可调，频率步进间隔≤1Hz；（3）输出波形幅值范围0~10V（峰—峰值），波形幅值和偏移量可调；（4）具有稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电阻变化范围：50Ω~∞）；（5）具有显示输出波形类型、重复频率等功能。●直接数字频率合成的原理对于一个频率为fout的正弦信号Sout，可以用下式来描述：其相位为：将正弦信号的相位和幅值均转化为数字量用频率为fclk的基准时钟对正弦信号进行抽样将2π切割成2N等份作为最小量化单位，从而得到△θ的数字量M为：当M取1时，可以得到输出信号的最小频率步进为:由于正弦函数为非线性函数，很难实时计算，一般通过查表的方法来快速获得函数值。DDS正弦信号发生器原理框图10.2DDS信号发生器的两种技术方案实现DDS信号发生器的两种技术方案1.采用专用DDS集成芯片的技术方案2.采用单片机+FPGA的技术方案●专用DDS集成芯片——AD9850AD9850实现的DDS信号发生器原理图电流公式：频率公式：AD9850的参考时钟fCLKIN频率为125MHz，如要产生50Hz的正弦波，可通过上式计算得到4字节频率字为000006B6H。AD9850控制字传送时序图:●采用单片机+FPGA的技术方案根据题目给出的要求，DDS信号发生器的参数确定如下：（1）系统时钟频率：40MHz；（2）频率控制字的位宽：32位；（3）相位累加器的位宽：32位；（4）波形存储器的地址位宽：8位；（5）波形存储器的数据位宽：8位。最小频率步进值：●单片机子系统的软硬件设计单片机子系统硬件设计单片机子系统软件设计DDS子系统设计:1.高速D/A转换电路设计2.DDS子系统软件部分设计模拟子系统设计:1.滤波器的设计2.信号放大电路的设计3.驱动电路的设计单片机子系统硬件设计要点单片机外部数据存储空间分配及地址安排单片机子系统软件设计LCD显示页面按键的定义主程序流程图：T0中断服务程序流程图：键盘中断服务程序流程图给定频率转化为4字节的频率控制字N为字宽，取32，fCLK为时钟频率，取40MHz。DDS子系统设计高速D/A转换电路设计各断口波形图：芯片连接图：DDS子系统软件部分设计DDS子系统顶层原理图频率字接收模块模拟子系统设计protel图及仿真图信号放大电路的设计电路图驱动电路的设计电路图功率驱动＋闭环负反馈采用驱动能力强的集成运算放大器电路图：模拟子系统总体原理图VHDL原理图输入Quartus2软件整体仿真波形