基于FPGA的信号发生器设计(2)
信号发生器是能够产生各种频率、波形和输出幅度信号的设备，常作为激励源或测试的信号源来使用，在系统检测调试、自动测量控制和实验教学等领域中广泛应用。信号发生器刚刚出现的时候，大都为模拟方式，频率调节通过机械驱动可变元件实现，并且调节范围有限，相位控制也为模拟方法实现，调整电路复杂，使得测试系统的自动化和小型化较不容易。可见模拟方式下的信号发生器的频率和相位都阻碍了信号发生器的广泛应用和发展。随着数字电子技术的成熟，数字电子技术应用在了信号发生器上，信号发生器有了极大地发展与进步。
随着电子技术的不断发展，电子测量、通信系统的测量和调试对信号发生器的精度和灵活性要求越来越高了。信号发生器的性能已经不能满足现在研究的要求，现在要求产生的波形，频率合成范围宽、分辨率高、相位噪声低、频率转换速度快、相位连续等较多的要求，因此为了满足研究要求和现代电子技术的快速发展，进行高性能的信号发生器的研究具有重大的意义。
近几年来直接合成数字信号发生器是信号发生器的发展趋势。直接数字频率合成技术（Direct Digital Frequency Synthetic即DDFS或DDS）是一种新型的频率合成技术。具有较高的频率，可以实现快速切换频率，并能在改变的同时保持相位连续，实现幅度、频率和相位的可调。在当前测试测量行业信号源中采用DDS技术已经成为一种主流的做法。
虽然推出了采用先进CMOS工艺制造的高性能专用DDS芯片，电路设计者可有多种选择，但专用DDS芯片价格昂贵。如今，大规模可编程逻辑器件（PLD）的强大功能已经逐渐的显现了出来，可编程逻辑器件不仅功能逐渐强大，并且使系统趋于高集成度，高可靠性和小型化。而且，器件具有静态可重复编程和动态系统重构的特性，极大的缩短了系统设计周期，降低了设计风险和设计费用，很大程度地提高了系统设计的通用性和灵活性。
当中，现场可编程门阵列（FPGA）由于其编程灵活、应用范围广，在实现DDS的一些方面上有着DDS芯片不能取代的优势。基于FPGA的DDS设计灵活，能够根据需要产生任意波形信号，有着十分高的应用特性。因此本文进行了基于FPGA采用DDS实现信号发生器的设计方案。
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要工作
本文的主要任务是根据DDS原理，基于FPGA的基础上，选用EP2C8Q208I8芯片，设计一个可选择正弦波，方波输出的信号发生器。采用硬件描述语言进行设计开发，配置了键盘输入电路及LCD显示电路，并进行了仿真与调试。
本文的主要内容如下：
第1章介绍了信号发生器发展和频率合成技术的发展及优势，并简要介绍了信号发生器的国内外发展现状，也介绍了现场可编程门阵列由于其编程灵活，可重构性的特点在目前的广泛应用。
第2章详细介绍了直接数字频率合成技术原理和基本结构，以图片的形式显示了DDS的各点输出信号波形。
第3章简要介绍了现场可编程门阵列及基本结构，以及FPGA芯片的发展和QuartusII开发环境的介绍，重点是介绍了基于FPGA信号发生器的实现，详细介绍了DDS主要模块和方波发生模块的设计思想和主要程序，实现了设计要求上的各个指标，并给出仿真波形。
第4章完成了信号发生器的硬件电路设计，包括键盘控制电路，LCD显示电路的设计，D/A转换和滤波设计。
第5章对系统进行了测试，展示了测试中的波形图片和LCD显示数据，测试结果表明设计达到了设计要求。
2 直接数字频率合成技术原理