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基于DDS跳頻信號(hào)源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2011-11-14 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2.1 邏輯地址控制單元
在本中,邏輯地址控制單元由一個(gè)6級(jí)移位寄存器和6位存儲(chǔ)器構(gòu)成。系統(tǒng)時(shí)鐘clk經(jīng)過(guò)64分頻后得到時(shí)鐘clk_64,將clk_64作為邏輯地址控制單元的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘。當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘clk_64上升沿到來(lái)時(shí),r(1:5)=r(0:4)同時(shí)j.jpg。這樣移位寄存器中的狀態(tài)將改變,并存入存儲(chǔ)器中,得到頻率控制字k(5:0)。
2.2 單元
單元為本的核心,由相位累加器和ROM查詢表兩部分組成。在頻率控制字(5:0)的控制下產(chǎn)生相應(yīng)頻率的信號(hào)。
2.2.1 相位累加器
相位累加器是的重要的組成部分。被用來(lái)相位的累加,并將其累加結(jié)果存儲(chǔ)。如果相位累加器的初值為φ0,則經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期后相位累加器值為φ1,即φ1=φ0+k,其中k為頻率控制字。當(dāng)經(jīng)過(guò)n個(gè)時(shí)鐘周期后φn=φ0+nk??梢?jiàn)φn為一等差數(shù)列。
在本文中FPGA的相位累加器如圖2所示。從圖2中可以看出,相位累加器由一個(gè)數(shù)字全加器和一個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)器構(gòu)成。為了提高DDS輸出頻率的分辨率,一般要求n足夠大,這樣就要求ROM中存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。但是考慮到硬件資源有限,所以在相位累加器中采用了截短處理,這樣既可保證較小的頻率分辨率,又節(jié)省了硬件資源。
2.2.2 ROM查詢表
ROM中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是數(shù)字波形的幅值,在一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi),相位累加器將輸出一個(gè)位寬為L(zhǎng)的序列對(duì)其進(jìn)行尋址,經(jīng)過(guò)低通濾波器后得到所需要的波形。若相位累加器的輸出序列的位寬L=16,ROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位寬為M=16,可以計(jì)算出ROM的存儲(chǔ)量為2L×M=1048576bits,雖然一塊FPGA開(kāi)發(fā)芯片上提供了大量的ROM,可以顯著提高輸出信號(hào)頻率精確度和信號(hào)幅值準(zhǔn)確性,但這樣會(huì)使成本提高、功耗增大。
在保證輸出信號(hào)具有良好頻率分辨率的前提下,以產(chǎn)生正弦信號(hào)為例,考慮到DDS產(chǎn)生的正弦波具有周期性,因此本設(shè)計(jì)的ROM中存儲(chǔ)1/4周期正弦波。如圖2所示為存儲(chǔ)1/4周期正弦波形ROM查詢表設(shè)計(jì)。利用正弦信號(hào)的對(duì)稱性,通過(guò)改變ROM存儲(chǔ)器地址及對(duì)其輸出端控制,最終得到整周期正弦信號(hào)。

3 仿真結(jié)果及分析
3.1 DDS單元仿真結(jié)果及分析
3.1.1 仿真參數(shù)
為分析本設(shè)計(jì)中DDS所產(chǎn)生頻率的精確度,現(xiàn)使用Xilinx ISE 8.11中DDS IP Core進(jìn)行對(duì)比,在同等仿真參數(shù)條件下,分別對(duì)本設(shè)計(jì)的DDS和DDS IP Core進(jìn)行仿真測(cè)試。表1中分別給出本設(shè)計(jì)DDS和DDS IP Core的仿真參數(shù)。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/155539.htm

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3.1.2 仿真結(jié)果及分析
如圖3所示,clk是系統(tǒng)時(shí)鐘,new_dds_sine為在頻率控制字k=16時(shí)基于本設(shè)計(jì)DDS產(chǎn)生的頻率為1.5625MHz(理論值)的正弦波,dds_ip_ core_sine為基于DDS IP Core產(chǎn)生的頻率為1.5625MHz(理論值)的正弦波。

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圖4給出在k為1~16時(shí),本設(shè)計(jì)的DDS所產(chǎn)生信號(hào)的頻率和DDS IP Core所產(chǎn)生信號(hào)的頻率與理論頻率值的對(duì)比。從圖中可以看出,本設(shè)計(jì)DDS所產(chǎn)生的信號(hào)頻率與理論頻率值比較接近,且本設(shè)計(jì)DDS中ROM查詢表中存儲(chǔ)的點(diǎn)數(shù)少,從硬件的角度考慮更加節(jié)省資源,能耗更低。



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