基于FPGA的三相函數(shù)信號發(fā)生器設計
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2．1 分頻模塊設計
為了對波形頻率精確控制，不同頻率段需要不同的輸入頻率。項目設計中采用50 MHz外部有源晶振，利用FPGA內(nèi)部鎖相環(huán)將頻率鎖定在40．96 MHz，然后該頻率進行10 MHz，100 MHz，1 000 MHz，10 000 MHz，如圖4所示，這樣就得到了5個不同的頻率區(qū)間，最后通過5選1數(shù)據(jù)選擇器由單片機選擇所需要的時鐘頻率。時鐘頻率與輸出波形頻率之間具體關系，如表l所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/191582.htm
2．2 波形產(chǎn)生模塊設計
2．2．1 正弦波
正弦波的數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)換為*．mif文件后存放到ROM中，mif文件有固定格式規(guī)定了每個字的位寬WIDTH、總字數(shù)DEPTH、地址進制基數(shù)ADDR-ESS_RADIX和數(shù)據(jù)進制基數(shù)DATA_RADIX。在Matlab環(huán)境中編程計算出正弦波數(shù)據(jù)，然后生成mif文件。
EP2C8T144C8擁有較充裕的存儲空間。因此，設計中為了提高精度在ROM中存放4 096個正弦數(shù)據(jù)，頻率控制字、相位控制字由單片機控制產(chǎn)生，經(jīng)過相位累加器組成地址發(fā)生器，產(chǎn)生的地址連到ROM的地址線上進行查表得到波形數(shù)據(jù)。
2．2．2 方波
方波算法比較容易實現(xiàn)。由于其只有高低電平兩種狀態(tài)。因此，只需要在一個周期的時間中間位置翻轉(zhuǎn)電平即可。由于相位累加器的值是線形累加的，地址address的值也是線形累加的，對所給地址值address進行判斷，當?shù)刂分档淖罡呶粸镺時，便將波形幅值各字位賦值1，否則賦值0。就可以實現(xiàn)最簡單的占空比50％的方波。
為了實現(xiàn)占空比可調(diào)，設計中增加一個變量PWM_zkb[11．．0]，讓地址值與WM_zkb[11．．O]比較，Adress[11．．0]PWM_zkb[11．．0]時，輸出Data_out[11．．0]=“11111111111l”，否則輸出為“000000000000”，如圖3～圖6所示，PWM_zkb[11．．0]由單片機控制，經(jīng)過鎖存后送到方波發(fā)生器與Adress[11．．0]比較后產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波。
2．2．3 三角波
三角波的生成原理與方波生成原理相似，也是對地址Address的值進行判斷，當其最高位為0時，取其O～ll位為三角波的波形幅值，即令Data_out[11．．0]=Address[11．．0]。當其最高位為l時，對其0～1l位的值取反后再作為三角波的波形幅值，即令Data_out[11．．0]=not(Address[11．．0])。
2．2．4 鋸齒波
鋸齒波的產(chǎn)生也是基于上述原理，是對地址Address的值進行判斷，當其最高位為O時，取其0～ll位為三角波的波形幅值，即令。Data_ out[11．．0]=Address[11．．0]。當其最高位為1時，對其最高位的值取反后作為鋸齒波的波形幅值，即令Data_out，[11．．0]=Address[11．．0]and“011111111111”。
2．3 相移的實現(xiàn)
在A相地址的基礎上，增加一個累加器，輸入段分別是A相地址和偏移值，經(jīng)過累加之后得到B相波形地址，然后根據(jù)此地址對ROM尋址或者在地址的基礎上生成方波、三角波和鋸齒波。如圖5所示，A相、B相及B相、C相之間的偏移量有單片機控制，數(shù)據(jù)經(jīng)過鎖存后送入累加器。
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