基于工具软件的直接数字频率合成器设计方法

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基于FPGA平台的数字频率合成器的设计和实现

基于FPGA平台的数字频率合成器的设计和实现数字频率合成技术是一种实现高精度频率合成的方法，具有广泛应用价值。

在数字频率合成中，FPGA是一种非常重要的平台，能够实现高速、高精度、可编程的数字频率合成。

本文将介绍基于FPGA平台的数字频率合成器的设计和实现。

一、FPGA简介FPGA是一种可以编程的数字集成电路，具有非常灵活的可编程性。

FPGA中包含了大量的逻辑单元、存储单元和输入输出接口，可以通过编程实现各种数字电路功能。

FPGA具有高速、高度集成、低功耗等优点，在数字电路的设计和实现中得到了广泛应用。

二、数字频率合成的基本原理数字频率合成是通过一组特定的频率合成器和相位加法器来合成所需要的频率。

首先，将参考频率和相位加法器连接起来，形成一个频率合成器。

然后，将输出频率与参考频率的比例进行数字控制，并将输出频率的相位与参考频率相位进行加法计算，最终输出要求的频率。

三、数字频率合成器的设计1. 参考频率生成模块参考频率生成模块是数字频率合成器的核心模块。

参考频率一般使用晶振作为输入信号，并通过频率除和锁相环等技术来产生高精度的参考频率。

在FPGA中，可以使用PLL、DCM等IP核来实现参考频率的生成。

2. 分频器分频器是将参考频率转化为所需的输出频率的模块，一般使用计数器实现。

在FPGA中，可以使用计数器IP核或使用Verilog等HDL语言来实现。

3. 相位加法器相位加法器用于将输出频率的相位和参考频率的相位相加。

在FPGA中，可以使用LUT（查找表）实现相位加法器。

4. 控制单元控制单元用于控制数字频率合成器的各个模块，并实现与外部设备的接口。

在FPGA中，可以使用微处理器或FPGA内部逻辑来实现控制单元。

四、数字频率合成器的实现数字频率合成器的实现需要进行数字电路设计和FPGA编程。

一般来说，可以采用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行FPGA编程，实现各个模块的功能。

数字电路设计过程中，需要考虑到功耗、面积和时序等问题，同时需要进行仿真和验证。

直接数字频率合成信号的软件设计

（ｒｐｉＵｅＩｔｆｃ，称ＧＩ，整参数ｋ１ ≤１０可以产生１１０Ｈｚ意频率的时域和频域波形，够产Ｇａｈｃｓｒｎｅａｅ简ｒＵ）调（≤ ０） —０任能
生直接数字频率合成信号．到设计要求。达
３结束语
根据以上设计，作了智能拐杖样机。通过对样机的测制试，要实现了如下功能：主１卫星定位功能，）监护人可随时确定使用者的具体位置；２偏离提示和求助功能，使用者偏离预定路线时给予）在主动提示，要时呼叫监护人，出求助信息；必发３拐杖倾倒自动呼救功能，使用者摔倒，杖随之倾）在拐倒超过一定时间，动向监护人发送求救信息；主４监护人可以通过微机监控使用者的活动轨迹，现连）实续实时定位。本项目推广应用后．以解决老年人、疾人和智障人可残士因种种原因在迷路、失时．使用者和监护人等提供有走给效帮助，助监护人迅速找到使用者，免进一步的意外发帮避生。随着社会的发展和生活水平的提高，心和改善老年人、关残疾人和智障人士的生活质量是大势所趋，项目有广阔的该应用前景。有很好的经济意义和社会意义。具

DDS实验报告

电子线路课程设计 --直接数字频率合成器（DDS）2014 年 11 月摘要本实验通过使用 QuartusⅡ软件，并结合数字逻辑电路的知识设计，使用DDS 的方法设计一个任意频率的正弦信号发生器，要求具有频率控制、相位控制、以及使能开关等功能。

在此基础上，本实验还设计了扩展功能，包括测频、切换波形，动态显示。

在控制电路的作用下能实现保持、清零功能，另外还能同时显示输出频率、相位控制字、频率控制字。

在利用 QuartusⅡ进行相应的设计、仿真、调试后下载到SmartSOPC实验实现 D/A转换，验证实验的准确性，并用示波器观察输出波形。

关键词：SmartSOPC实验箱 QUARTUSⅡ数字频率合成仿真AbstractThis experiment is based on QuartusⅡ，with the help of knowledge relating to the digital logic circuits and system design,to design a sine signal generator which generates any frequency by the method of DDS. This generator is provided with the functions of frequency control,phase control and switch control. Based on the basic design,I also design extra functions,including frequency measurement,changes of wave forms and dynamic display.The control circuit can be maintained time clearing and time keeping functions,and also shows the output frequency,phase control characters,frequency control word. All the designing and simulating work are based on QuartusⅡ. After all the work finished on computer, I downloaded the final circuit to SmartSOPC experiment system to realize the transformation of D/A ,and then test the accuracy of the design by means of oscilloscope observing the wave forms.Key words: SmartSOPC QUARTUSⅡ DDS Simulation目录摘要 (1)目录 (2)一、设计要求 (3)二、方案论证 (3)三、直接数字频率合成器总电路图 (4)四、各子模块设计原理及分析说明 (5)4.1、脉冲发生电路 (5)4.2、频率相位预置与调节电路 (9)4.3、累加器电路 (10)4.4、相位控制电路 (11)4.5、波形存储器ROM电路 (12)4.6、测频电路 (14)4.7、不同波形选择电路 (15)4.8、动态译码显示电路 (16)五、程序下载、仿真与调试 (17)六、实验结果 (18)七、实验总结与感想 (23)八、参考文献 (23)一、设计要求1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现直接数字频率合成器（DDS）的设计；2、DDS中的波形存储器模块用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片中的RAM 实现，RAM结构配置成212×10类型；3、具体参数要求：频率控制字K取4位；基准频率fc=1MHz,由实验板上的系统时钟分频得到；4、系统具有使能功能；5、利用实验箱上的D/A转换器件将ROM输出的数字信号转换为模拟信号，能够通过示波器观察到正弦波形；6、通过开关（实验箱上的Ki）输入DDS的频率和相位控制字，并能用示波器观察加以验证；7、可适当添加其他功能二、方案论证直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。

proteus frequency用法

Proteus频率是一种用于频率合成和仿真的软件工具，广泛应用于电子设计和通信系统的研发中。

Proteus频率可以帮助工程师们快速准确地设计和测试各种类型的频率合成器和信号处理器。

在本文中，我们将介绍Proteus频率的基本用法，包括频率合成器的设计、仿真和测试等。

一、Proteus频率的基本概念1. 什么是Proteus频率Proteus频率是由Labcenter Electronics公司开发的一款用于频率合成和仿真的软件工具。

它包括了多种模拟和数字信号处理器，能够进行快速准确地频率合成和仿真。

2. Proteus频率的应用范围Proteus频率广泛应用于通信系统、雷达系统、无线电频率合成器、射频电路设计等领域，也可用于教育和研究。

二、Proteus频率的设计和仿真1. 频率合成器的设计Proteus频率可以帮助工程师们设计各种类型的频率合成器，包括PLL 频率合成器、直接数字频率合成器、混频器等。

用户可以根据需求选择合适的器件、参数和电路拓扑，通过Proteus频率实现快速的设计。

2. 信号处理器的仿真Proteus频率包括了各种模拟和数字信号处理器，用户可以通过Proteus频率对频率合成器进行仿真和性能测试。

通过仿真，工程师们可以快速准确地评估频率合成器的性能指标，如相位噪声、频率偏移等。

三、Proteus频率的测试和验证1. 软件模拟器的测试Proteus频率提供了软件模拟器，可以快速方便地对频率合成器进行测试。

用户可以通过软件模拟器观察频率合成器的输出波形、频谱特性等，评估其性能指标。

2. 硬件实现的验证Proteus频率还支持用户将设计好的频率合成器连接到硬件评台上进行测试和验证。

用户可以通过Proteus频率导出相应的电路图和PCB 布局，方便在实际硬件评台上实现和验证设计的频率合成器。

四、Proteus频率的优势特点1. 方便快捷Proteus频率集成了多种工具和模块，可以帮助工程师们进行频率合成和信号处理工作，使得设计、仿真和测试变得更加方便快捷。

基于MC145151-2PPL频率合成器的设计

基本原理为；由信号源石英晶体振荡器产生出
一
频率合成器的频率分辨率。改变Ｒ数值的大小，
准频率源相组合，就能产生与标准信号源有相同的频率稳定度、准确度的众多频率点。
可改变频率合成器的分辨率。由以上可以看出当环路锁定后，压控振荡器的输出频率严格与输入频率行相等。同时在一定范围内跟踪输入信号频率变化，具有良好的跟踪特性。只要ＬＰＦ通频带设计合理，整个环路就具有良好的
窄带滤波特性。
１ＭＣ１４５１５１－２锁相环简介
ＭＣ１４５１５１－２是一块双列直插式ＣＭＯＳ大规模集成电路，由４位总线输入、锁存器选通
个高稳定度的标准频率ｆｓ，经参考分频器进
：
ＲＡ２ＲＡ１ＲＡｏＭｃ１４５１５１ — ２
：：ＭＡＸ３０８
；
随着移动通信、雷达技术以及遥测、遥
感测控技术不断发展，各种系统对频率源的要求越来越高，不但要求频率稳定度和准确度高，而且还要求能方便的改变收发频率。特别是无
图一１基本锁相环频率合成器组成框图
【关键词】频率合成ＶＣＯ锁相环频率源分
频器
广一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一１广一一一一一一一一一一一一一一一１

直接数字频率合成技术DDS

幅
位
度
码
码
数模变换器 DAC
时钟
低通滤波器 LPF 输出
图3-11 相位/幅度变换装置
假设DAC的输入幅度码是四位，则它的输出幅度与输入幅度码之间的关系是按线性变化的，如表3-1所示。
二进制幅度码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
表 3-1
十进制幅度二进制幅度码
0.1875
0 +1.1875
续表 3 - 4
8 1000 17π/16 -0.1951 0011 0.1875 1 9 1001 19π/16 - 0.5556 1001 0.5625 1 10 1010 21π/16 - 0.8316 1101 0.8125 1 11 1011 23π/16 -0.9808 1111 0.9375 1 12 1100 25π/16 -0.9808 1111 0.9375 1 13 1101 27π/16 -0.8316 1101 0.8125 1 14 1110 29π/16 -0.5556 1001 0.5625 1 15 1111 31π/16 -0.1951 0011 0.8175 1
② 将模2π的累加相位变换成相应的正弦函数值的幅度，这里幅度可先用代码表示，这可以用一只读存储器ROM来存储一个正弦函数表的幅值代码；
③ 用幅度代码变换成模拟电压，这可由数模变换器 DAC来完成；
④ 相位累加器输出的累加相位在两次采样的间隔时间内是保持的，最终从DAC输出的电压是经保持的阶梯波。
2. 相位与幅度的变换
累加器输出的相位码，需先经过一个相位码/幅度码变换装置之后，再经数/模变换生成阶梯波，最后通过低通滤波器才能得到所需的模拟电压。

《基于FPGA的PLL+DDS的频率合成器》范文

《基于FPGA的PLL+DDS的频率合成器》篇一一、引言随着通信技术的飞速发展，频率合成器作为电子系统中的关键部件，其性能和稳定性直接影响到整个系统的性能。

本文将详细介绍一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的PLL（锁相环）+DDS（直接数字合成器）的频率合成器，并对其设计原理、实现方法及性能优势进行深入探讨。

二、PLL+DDS频率合成器的工作原理PLL+DDS频率合成器通过将PLL与DDS结合，利用两者的优势来达到高精度、高稳定性的频率输出。

PLL模块主要负责跟踪和生成参考频率，而DDS模块则能够快速生成多种频率的波形。

FPGA作为核心控制器，负责协调PLL和DDS模块的工作，实现频率的合成和输出。

三、设计实现1. 硬件设计在硬件设计方面，PLL+DDS频率合成器主要包含FPGA、PLL模块、DDS模块以及输出电路等部分。

其中，FPGA作为核心控制器，负责协调整个系统的运行。

PLL模块采用高精度的锁相环电路，以实现稳定的参考频率输出。

DDS模块则采用数字方式生成多种频率的波形。

2. 软件设计在软件设计方面，需要编写FPGA的程序代码来实现对PLL 和DDS模块的控制。

通过配置FPGA的IO口，实现对PLL和DDS模块的驱动和控制。

同时，还需要编写相应的算法程序，以实现频率的合成和输出。

四、性能优势基于FPGA的PLL+DDS频率合成器具有以下优势：1. 高精度：PLL和DDS的结合使得频率合成器具有高精度的频率输出。

2. 高稳定性：通过PLL模块的锁相环电路，可以实现稳定的参考频率输出，从而提高整个系统的稳定性。

3. 快速响应：DDS模块采用数字方式生成波形，具有快速响应的特点，可以快速调整输出频率。

4. 灵活性：FPGA的可编程性使得频率合成器具有很高的灵活性，可以方便地实现多种功能的扩展和升级。

五、应用领域基于FPGA的PLL+DDS频率合成器在通信、雷达、电子测量等领域具有广泛的应用。

例如，在通信系统中，它可以为基站提供稳定的射频信号；在雷达系统中，它可以为雷达提供精确的扫描频率；在电子测量领域，它可以用于信号源的生成和测试等。

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ｐｏｒｍｏｌｘｃｄ．ｕｔｂｓｎｈＰｂｉｅ，ｅｉｎｒｏｌｎｅｔｋｈｅｅｏｍｅｔｒｔｈｒｇａｃｍｐｅｏｅＪｓｙｕｉｇｔｅＤＳｕｌｒｄｓｇｅｓｃｕｄｕｄｒａｅｔｅｄｖｌｐｎｄｗｏｋｗｉｔｅｈ
第３卷第６３期
２１０１年ｌ月２
探测与控制学报
ＪｕｎｌｆＤｔｃｉｎ＆Ｃｎｒｌｏｒａｅｅｔｏｏｏｔｏ
Ｖｏ．３Ｎｏ６Ｉ３．
Ｄｅ．０１ｃ２１
基于工具软件的直接数字频率合成器设计方法
ａｖｎａｅｆｓｒｎｔｒｃｉｎａｄｓｍｐｅｕａｅｄａｔｇｓｏｔｏｇｉｅａｔｎｉｌｓｇ．ｎｏ
２ＸｉｎＩｓｉｔｆＥｌｃｒｍｅｈｎｃｌｎｏｍａｉｎＴｅｈｏｏｙ。＇１０５Ｃｈｎ）．＇ｎｔｕｅｏｅｔｏｃａｉａｆｒｔｃｎｌｇＸｉｎ７０６，ｉａａｔＩｏａ
ＡｂｔａｔＤｅｉｎｏｓｒｃ：ｓｆｇＤＤＳｓｇａｏｒｅｂｓｄｏＰｂｉｅｓａｌｓｓｔｅｍｅｈｄｏｏｉｉｇｈｒｗａｅｄ — ｉｎｌｕｃａｅｎＤＳｕｌｒｕｕｌｕｅｈｔｏｆｍｂｎｎａｄｒｅｓｄｙｃ
卢一拮ｈ，蒙美海张峰张珂，，
（．电动态控制重点实验室，１机陕西西安７０６；．安机电信息研究所，１０５２西陕西西安７０６）１０５
摘要：利用ＦＧＰＡ设计直接数字频率合成器（Ｄ）通常是采用硬件描述语言与原理图输入相结合的方法。ＤＳ，
界面下的建模、真和系统集成。设计实例表明：仿通过系统参数的设置可方便地对信号的频率及相位进行修
改，继而缩短了研制周期，Ｄ为ＤＳ设计提供了一种新的设计方法。该方法无需编制复杂的程序代码，利用ＤＰＳＢｉｅ软件友好的图形开发界面就可进行系统设计，ｕｌｒｄ且开发环境与ＱｕｒｕＩ软件交互性强，ａｔｓＩ便于修改，具有
ｓｒｔｎｌｎｕｇｔｃｅｔｃｅｔｙＩｓｖｒａｄｆｒｄｓｎｒ，ｅａｓｈｙｍｕｔｆｍｉａｔａｄｒｃｉｉａｇａｅｗｉｈｓｈｍａｉｎｒ．ｔｉｅｙｈｒｏｅｉｅｓｂｃｕｅｔｅｓａｌｒｗｉｈｒｗａｅｐｏｇｉｈｆｕｄｔｎａｄｈｒｗａｅｄｓｇａｇａｅＴｏｓｌｉｇｔｉｐｏｌｍ，ｈｓｐｐｒｐｅｅｔｄａｎｗｅｉｎｍｅｈｄｏｏｎａｉｎａｄｒｅｉｎｌｎｕｇ．ｏｖｎｈｓｒｂｅｔｉａｅｒｓｎｅｅｄｓｇｔｏｆｏｄｒｃｉｉｌｒｑｅｃｙｔｅｉＤＤＳｂｓｄＯＰｂｉｅ．ｅｍｅｈｄｃｕｄｆｉｈｔｅｄｓｎｏｈｄｅｉｅｔｇｔｅｕｎｙｓｎｈｓｓ（ｄａｆ）ａｅＤＤＳｕｌｒＴｈｔｏｏｌｉｓｈｅｉｆｔｅｍｏｌｄｎｇｉＰｕｌｅ，ｎｏｐｅｅｍｏｅｉｇ，ｉｌｔｏｓｓｅｎｅｒｔｏｎＳｍｕｉｋＴｈｓｍｅｈｏｌｒａｌｎＤＳｂｉｒａｄｃｍｌｔｄｌｄｎｓｍｕａｉｎ，ｙｔｍｉｔｇａｉｎｉｉｌ．ｉｎｔｏｃｕｄｇｅｔｙｄｓｏｔｎｔｅｄｓｇｅｉｄｂｄｆｉｇｓｇａｒｑｅｃｈｏｇｙｔｍａａｔｒｓｔｉｇａｄｉｄｄｎｔｎｅｏｈｒｅｈｅｉｎｐｒｏｙｍｏｉｎｉｎｌｅｕｎｙｔｒｕｈｓｓｅｐｒｍｅｅｅｔ，ｎｉｏｅｄｔｙｆｎｔ
对设计者的硬件基础要求较高，且要求熟悉硬件电路设计语言，性较强。提出一种基于ＤＰＢｉｅ的直综合Ｓｕｄｒｌ
接数字频率合成的设计方法，ＤＰＢｉｅ软件中完成ＦＧＡＤＳ的模型设计，Ｓｍｕｉｋ软件中完成图形在ＳｕｌｒｄＰＤ在ｉｌｎ
良好的可重配性。
关键词：直接数字频率合成（Ｄ）现场可编程门阵列（ＰＡ；ＳｕｌｒＤＳ；ＦＧ）ＤＰＢｉｅ软件ｄ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中图分类号：Ｎ１．２文献标志码：文章编号：０８１９（０１０－４－Ｔ９１７Ａ１０—１４２１）０２０６０４
ＦＰＧＡＤＤＳＤｅｉｎＢａｅｎＤＳＢｕｌｅｓｇｓｄｏＰｉｄｒ
Ｌｚｅ，ＥＮＧｅｈｉ，ＨＡＮＧｅｇ，ＡＮＧＵＹｉｈＭＭｉａＺＦｎＺＨＫｅ
（．ｃｅｃｎｃｎｌｇｎＥｌｃｒｍｅｈｎｃｌｎｍｉＣｔｏａｏａｏｙＸｉｎ７０６Ｃｈｎ；１ＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｏｅｔｏｃａｉａＤｙａｃｏｎｒｌＬｂｒｔｒ，＇１０５，ｉａａ