本实验通过研究数字频率合成器的直接合成技术,探讨其在信号产生中的应用与性能特点,为现代通信系统提供技术支持。
直接数字频率合成器实验是EDA设计II课程中的一个实验项目,其目的是为了设计并实现一种能够输出正弦波、余弦波、三角波、锯齿波以及方波的直接数字频率合成器(DDS),同时该设备还需具备对信号进行相位和频率调节的功能。具体要求如下:
1. 使用QuartusII软件及SmartSOPC实验箱完成DDS的设计;
2. 在设计中,采用Altera公司生产的 Cyclone系列FPGA芯片中的ROM来存储波形数据,并将其配置为4096×10类型;
3. 设定频率控制字K的位数为四位;基准时钟频率fc设置为1MHz, 该值由实验箱提供的系统时钟分频获得;
4. 系统需具备清零和使能的功能;
5. 利用D/A转换器将ROM输出的数据信号转化为模拟信号,并通过示波器观察到正弦波形;
6. 用户可通过开关改变DDS的频率与相位控制字,进而利用示波器进行验证;
7. 设计一个数码管显示生成的波形频率值;
8. 考虑到ROM结构及正弦函数的特点,在配置时需优化以提高计算精度;
9. 最终设计出一种多功能信号发生器,除了能产生不同类型的波形外,还具有多种控制功能。
DDS的设计包含以下主要模块:
1. 波形存储器:在ROM中储存各种波形数据,并将其结构设置为4096×10类型。
2. 相位累加器:实现相位的累积计算并输出相应的相位控制字;
3. 相位调节器:对产生的信号进行相位调整,同样地也产生一个相位控制字;
4. 波形生成模块:将数字信息转化为模拟波形,并最终发出所需的波形信号;
5. 频率测量单元:测定输出的频率值并给出相应的频率控制字。
6. 译码模块: 将数值信号转换为特定形式的波形信号;
7. 显示器: 在数码显示器上显示产生的波形频率。
通过使用QuartusII软件进行设计,以及SmartSOPC实验平台来进行硬件测试,在整个项目实施过程中我们不仅掌握了EDA的基本概念和方法,还学会了如何运用QuartusII工具。此外,我们也深入了解了DDS的设计原理和技术细节,并且提升了自身的工程实践能力。该报告详细记录了直接数字频率合成器的开发过程及成果展示,包括设计目标、实现方案以及测试结果等各方面内容。
本实验不仅达到了预期的教学目的,还使参与者们在数字电子技术领域获得了宝贵的知识与经验积累。