基于FPGA和DDS的數(shù)控信號(hào)源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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2 電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)中循環(huán)相位累加器、ROM表和地址信號(hào)發(fā)生器是關(guān)鍵部分，它們直接決定系統(tǒng)性能。
2．1 相位累加器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為得到足夠高的分辨率，文中循環(huán)相位累加器字長(zhǎng)取32位。但是，若直接采用32位串行加法器作為累加器，則引入的延遲較大，從而大大降低系統(tǒng)的工作速度。為此，文中采用超前進(jìn)位原理和流水線技術(shù)設(shè)計(jì)32位循環(huán)累加器，其原理框圖如圖3所示。每4位超前進(jìn)位加法器作為一個(gè)基本單元，4個(gè)4位超前進(jìn)位加法器組成16超前進(jìn)位加法器，并且將入流水技術(shù)加入16位超前進(jìn)位加法器中。最后再將兩個(gè)16位加法器組成32位加法器，如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/177446.htm
2．2 ROM查找表設(shè)計(jì)
理論上，一個(gè)周期內(nèi)樣點(diǎn)數(shù)越多，輸出的波形精度越高。但樣點(diǎn)數(shù)越多，需要的存儲(chǔ)空間也越多。為了得到一定精度的波形，又不希望大幅度地增加存儲(chǔ)容量，人們提出如下方法：(1)利用CORDIC及其改進(jìn)算法來(lái)設(shè)計(jì)DDS。(2)根據(jù)抽樣定理，存儲(chǔ)最少的樣點(diǎn)數(shù)，每個(gè)周期采用固定的樣點(diǎn)數(shù)。(3)利用波形的對(duì)稱性來(lái)減少ROM，如正弦波只需存儲(chǔ)前1／4周期的波形數(shù)據(jù)。
ROM查找表設(shè)計(jì)的標(biāo)目是減少ROM的容量，同時(shí)不能過(guò)多增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。根據(jù)采樣定理，每個(gè)波形周期只需采樣45°，135°，225°，315°相位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的4個(gè)樣值，就可以無(wú)失真地重構(gòu)模擬波形信號(hào)。為保證波形質(zhì)量，文中每個(gè)周期固定采樣32個(gè)點(diǎn)，則3種波形有96個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)用8為二進(jìn)制數(shù)表示，則共需要768 bit。因此，地址信號(hào)發(fā)生器可設(shè)計(jì)為32進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。
ROM查找表結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中頭N個(gè)樣值為正弦波數(shù)據(jù)，最后N個(gè)樣值為三角波數(shù)據(jù)，中間是方波數(shù)據(jù)。若要輸出正弦波，則從第1個(gè)存儲(chǔ)單元開(kāi)始查找；要輸出方波，則從第N+1個(gè)單元開(kāi)始查找，依次類推，圖中N取32。
傳統(tǒng)DDS技術(shù)中隨著波形頻率的增加，采樣點(diǎn)數(shù)明顯減少，使得波形質(zhì)量也大大降低。采用這種方法，不管輸出波形多大，采樣點(diǎn)數(shù)都是固定的，從而避免以上問(wèn)題。
評(píng)論