DDS移相信号发生器
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS（直接数字频率合成）信号发生器是一种数字技术制造高质量频率合成信号的装备。
本文将介绍DDS信号发生器的设计原理、关键技术和性能评估。
一、设计原理：DDS信号发生器的设计原理基于数字频率合成技术，其核心是数字信号处理器（DSP）和数字锁相环（PLL）。
DDS信号发生器通过频率控制字（FTW）和相位控制字（PTW）控制DDS芯片的输出频率、波形和相位。
在DDS芯片中，数字频率合成器通过数模转换器将较高的待合成信号转换为模拟信号，进而通过滤波器、放大器等模拟电路产生高质量的输出信号。
二、关键技术：1.高精度的频率合成：DDS信号发生器需要具备高精度的频率合成能力。
此需求需要DDS芯片具备较高的分辨率和较低的相位噪声。
分辨率是DDS芯片产生频率变化最小步进的能力，通常用位数来表示。
较高的分辨率可以确保DDS信号发生器输出的频率表现更加连续平滑。
相位噪声则与DDS芯片的时钟抖动、量化噪声等因素有关，较低的相位噪声能够保证信号在频谱中的纯净度。
2.高动态范围的输出：DDS信号发生器通常需要提供广泛的频率范围和大范围内的输出功率调节。
此需求需要DDS芯片具备高动态范围的输出能力。
动态范围包括频率动态范围和幅度动态范围。
频率动态范围是指DDS信号发生器能够合成的频率范围，幅度动态范围则指DDS信号发生器能够调节的输出功率范围。
通过优化DDS芯片的设计，可以提高输出的动态范围。
3.高速的输出信号更新：DDS信号发生器需要具备快速更新输出信号的能力。
通常，DDS芯片具备更高的时钟频率和更大的内存储存能力可以实现更高的输出信号更新速率。
高速更新输出信号可以保证DDS信号发生器能够满足实时调节信号的需求。
三、性能评估：DDS信号发生器的性能评估包括频率稳定度、相位噪声、调制信号质量等几个方面。
频率稳定度是指DDS信号发生器输出频率的稳定性，通常通过测量短期和长期的频率漂移来评估。
相位噪声则是度量DDS信号发生器输出信号相位纯净度的参数，使用杂散频谱测量方法和相位噪声密度谱评估。
DDS信号发生器的设计
第9卷第1期2010年2月 无锡职业技术学院学报JOU RNAL O F W U X I I NS TITU TE O F TECHNOLO G Y V ol 19N o 11Feb 12010DDS 信号发生器的设计陈 慧1,2,云乃彰1(1.南京航空航天大学,江苏 南京 210016;2.无锡职业技术学院电子信息技术学院,江苏 无锡 214121)收稿日期:2009-12-13作者简介:陈 慧(1980— ),女,江苏丹阳人,硕士研究生,无锡职业技术学院讲师。
摘 要:利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA )实现直接数字频率合成(DDS )原理以及以DD S 为核心的信号发生器的设计,并给出了以单片机80C 51为内核的FPGA 的设计方案及信号发生器产生的仿真波形。
关键词:直接数字频率合成技术(DD S );现场可编程逻辑门阵列(FPGA )中图分类号:TN 911 文献标识码:A 文章编号:1671-7880(2010)01-0028-04D e s i gn o f DD S S i gna l Gene ra t o rCH EN H u i 1,2,Y UN N a i 2zhang1(1.N anjing U niversity of A eronautics and A stronautics,N anjing 210016,C hina;2.E lectrical Info r m ation Institute,W uxi Institute of Technology,W uxi 214121,C hina )Abstract:The use of field p rogramm able gate arrays fo r direct digital frequency syn thesis p rinci p le andw ith DD S as the core of the signal generator .D esign on 80C 51single 2chi p m icrocom pu ter as the co re of the FPGA and p resent the si m ulation w ave for m from the signal generator .Key words:direct d igital frequency synthesis;field p rog ramm able gate array 作为电子系统必不可少的信号源,在很大程度上决定了系统的性能,因而常称之为电子系统的“心脏”。
dds信号发生器
DDS信号发生器1. 介绍DDS（Direct Digital Synthesis）信号发生器是一种基于数字技术的信号发生设备。
相比传统的模拟信号发生器，DDS信号发生器通过数字方式生成信号，具有更高的频率稳定性、精度和灵活性。
它已广泛应用于通信、无线电、测试测量等领域。
2. 原理DDS信号发生器基于数字方式生成信号，其原理如下：1.时钟生成器：DDS信号发生器的核心是时钟生成器，用于提供稳定的时基信号。
可以使用晶振、PLL（锁相环）等方式来生成时钟信号。
2.相位累加器（Phase Accumulator）：相位累加器接收时钟信号，并累加相位信息。
相位累加器可以是一个加法器，用于将每个时钟周期的相位累加一定数值。
3.相位累加器控制器（Phase AccumulatorController）：相位累加器控制器根据需要设置每个时钟周期的相位累加值。
可以通过调整控制器中的参数，实现频率、幅度、相位等信号参数的调节。
4.查找表（Look-up Table）：查找表存储了一系列的数字信号样本点，每个样本点对应一个幅度值。
通过从查找表中读取相应的样本点，就可以得到特定频率和幅度的数字信号。
5.数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter，简称DAC）：DAC将数字信号转换为模拟信号输出。
根据查找表读取的数字样本点和幅度值，DAC可以实现高精度的数字信号转模拟信号过程。
6.输出滤波器：输出滤波器用于去除DAC输出的高频成分，以得到平滑的模拟信号输出。
3. 特点DDS信号发生器具有以下特点：•高频率稳定性：DDS信号发生器使用数字方式生成信号，通过稳定的时钟信号提供高精度的频率稳定性。
•灵活性：DDS信号发生器可以通过调节相位累加器控制器中的参数，实现频率、幅度、相位等信号参数的灵活调节。
•高精度：DDS信号发生器通过数字方式生成信号，具有较高的精度，可以满足对信号质量要求较高的应用。
dds信号发生器
dds信号发生器
DDS信号发生器是一种基于直接数字合成（DDS）技术的
仪器，用于产生各种类型的电信号。
DDS技术通过数字控
制振荡器的频率和相位，可以产生高精度、稳定的频率和
相位可调的信号。
DDS信号发生器通常具有以下特点：
1. 高频率分辨率：DDS技术能够实现非常细小的频率调整，通常在数千分之一赫兹的范围内进行微调。
2. 高精度和稳定性：DDS信号发生器具有很高的频率精度
和稳定性，可以在长时间内保持非常准确的信号输出。
3. 多种波形选择：DDS信号发生器通常可以产生不同类型
的波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
4. 调制功能：DDS信号发生器可以进行幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等操作，使得信号具
有更多的应用灵活性。
5. 调频功能：DDS信号发生器可以实现频率扫描功能，即以一定的频率范围内按照一定的步进进行频率连续变化。
DDS信号发生器广泛应用于科研、教学、通信、无线电测试和制造等领域，可以用于信号发生、电子设备测试、频谱分析等应用。
DDS信号发生器原理
DDS信号发生器原理
DDS（Direct Digital Synthesis）即直接数字合成技术，是一种使
用计算机和数字电路产生稳定频率的信号的方法。
1.时钟：DDS信号发生器首先需要一个高稳定性的时钟源。
通常使用
晶体振荡器提供时钟信号。
2.数字幅度控制：DDS信号发生器可以通过数字电路对信号的幅度进
行控制。
幅度控制器可以调整信号的振幅，使其符合输出要求。
3.数字相位控制：DDS信号发生器也可以通过数字电路对信号的相位
进行控制。
相位控制器可以改变信号的相位，使得信号的波形可以在不同
的相位偏移下生成。
4.数字频率控制：DDS信号发生器通过数字控制的方式来改变信号的
频率。
在DDS系统内部，以高精度的频率计数器计算频率参数，再经过数
位化处理输出，可以实现频率的高精度控制。
5.数字加法器：DDS信号发生器还包括数字加法器，该加法器用于将
振荡器频率和相位锁存，并与时钟信号进行累加。
6.數位对比：DDS信号发生器内部配备一个数字对比器，此器件用于
将输入的数字频率和相位与实际振荡器频率进行比较，以实现高精度的频
率控制。
7.低通滤波器：DDS信号发生器最后通过低通滤波器对信号进行滤波，去除掉高频噪声，使得输出的信号更加平滑。
总之，DDS信号发生器通过数字计算和控制技术，可以实现对信号的
频率、相位和幅度进行非常高精度的控制，输出的信号质量非常高。
DDS
信号发生器广泛应用于通信、无线电广播、测试测量、医疗设备和声音合成等领域。
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）信号发生器是一种利用数字技术生成的高精度、高稳定度的周期性信号的设备。
它被广泛应用在电子测试、通信、雷达等领域。
首先是数字频率合成器（NCO），它是DDS信号发生器的核心部件。
NCO的主要任务是根据输入的控制参数（如频率、相位、振幅等），生成相应的数字信号序列。
在DDS信号发生器中，通常采用三角函数公式来生成幅度为1的正弦波或余弦波。
为了提高频率精度，NCO的输入通常由一个高精度的时钟和一个相位累加器组成。
相位累加器根据时钟信号进行累加，并通过查表方式生成相应的输出信号。
第二个重要模块是数字控制模块（DCM）。
DCM主要用于控制DDS信号发生器的频率、相位和振幅等参数。
用户可以通过控制接口输入相应的参数值，DCM会将这些参数值与NCO的输出信号进行运算，并控制相位累加器的速度和方向，从而实现对输出信号的控制。
此外，DCM还可以通过锁相环（PLL）技术来提高输出信号的稳定性和精度。
第三个模块是数字模拟转换器（DAC），它主要负责将数字信号转换为模拟信号。
DDS信号发生器中的DAC要求具有高速、高分辨率和低失真的特点，以保证输出信号的质量。
目前，比较常见的DAC有多比特模数转换器和多片并联数字到模数转换器。
在设计中，需要根据具体应用来选择合适的DAC。
最后是低通滤波器（LPF），其主要作用是滤除DAC输出信号中的高频噪声和杂散成分，保证输出信号的纯净度。
LPF通常采用RC滤波电路或者数字滤波器来实现，其中数字滤波器可以根据需求进行设计，具有灵活性和可调性。
在DDS信号发生器设计中，还有一些其他的关键问题需要考虑。
例如，时钟源的选择和稳定性、电源和地线的布局、抗干扰能力等。
此外，DDS信号发生器的接口设计也非常重要，它可以通过数字接口、模拟接口、触发接口等与外部设备进行连接和控制。
总之，DDS信号发生器设计需要综合考虑多个方面的因素，如精度、稳定性、抗干扰能力、易用性等。
FPGA_8051核控制DDS移相信号发生器
多数示例提供完整源程序
KX3C10T+系统提供的大量电子设计自主创新
演示项目于宽领域大深度培养能力、启迪智慧、激励创新
杭州康芯公司
实验6
基于DDS的移相信号发生器设计示例
注意程序路径
注意单片机程序路径单片机Core程序代码
K X 康芯科技
键4控制输入频率字高8位键K3控制输入频率字中8位
键2控制输入频率字低8位键K5控制输入相位字
复位键
接DAC0832模块A 数据输入口接双综示波器接DAC0832模块B 数据输入口接+/-12V 电源
相位字8位
频率字高8位
频率字中8位
频率字低8位。
毕业设计77基于锁相技术的高精度程控相移信号发生器的研制
第一章绪论1.1 移相信号发生器简介移相技术广泛应用于工厂电子产品的品质分析检验、相位测量、相位表的检定、同步检测器的数据处理以及实验室和一些重要的科研机构。
在交流功率、交流电能的测量及测量线路的研究中，移相器是交流试验装置中不可缺的重要组成部分，诸如电能表校验台、交流电工仪表校验台、电量变送器校验台、继电器校验台等。
在对电能表进行不同功率因数下的误差试验时，需用移相器改变电路里电压和电流回路之间的相角；在对电力系统中用于方向电流保护的功率方向继电器和用于距离保护的方向阻抗继电器等进行试验和调整时，也要用到移相器以提供相位可变化的电气量。
两个同频信号之间的移相是电力行业继电保护领域中模拟、分析事故的一个重要手段。
因此，移相技术有着广泛的实用价值。
移相发生器的研究相对于其它仪器来说，起步比较晚，而基于微处理器的数字式移相信号发生器研究，更是近几年的事。
目前市场上主要有模拟移相信号发生器和基于微处理器的数字式移相信号发生器两类。
模拟移相信号发生器(如阻容移相、变压器移相、感应式移相)在移相的高频领域，具有很多的应用，如铁氧体微波移相器、模拟压控移相器等。
变压器式移相器利用三相制电源中三相电压相位互差120°的原理，通过变压器将电源电压分组组合为圆内接正多边形，可分段连续取得0°～360°范围内的任一相位。
圆内接正多边形包括正六边形、正十二边形和正二十四边形等。
它获得特殊角度的相位比变换接线的跨相式移相法更为简便。
以裂相正十二边形、移相细调30°电气角宽为例，其移相时输出电压幅值的最大波动量约达3 5%，为了抑制它可采用增多裂相相数如裂相24相、裂相48相的方法，但移相变压器的绕制将更加不便。
若采用在移相变压器外另加附件的方法，则有压降法(又称余弦补偿法)和电压抵消法两种形式。
前者的补偿效果受使用容量变化影响，且将阻抗分成近似余弦变化，印制板不易制做，阻抗分段的接点因间距很小，工作可靠性较差；后者须在移相变压器上加绕一组带抽头的丫绕组，这无疑将增加其绕制难度。
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DDS移相信号发生器设计一、实验目的1.会用VHDL语言编写加法器、寄存器、以及本实验的主程序；2.能够用Quartus II软件生成PLL20和SIN_ROM元件；3.熟练掌握本次实验的波形仿真、引脚锁定、编程下载；4.透彻的理解本次实验的VHDL的含义以及其需要实现的功能，做好硬件测试工作；5.熟练地掌握实验室里示波器的使用。
二、实验原理FWORD是8位频率控制字，控制输出信号的频率；PWORD是8位相移控制字，控制输出信号的相移量；ADDER32B和ADDER10B分别为32位和10位加法器；SIN_ROM是存放正弦波数据的ROM，10位数据线，10位地址线，其中的数据文件是LUT10X10.mif，REG32B和REG10B 分别是32位和10位寄存器；POUT和FOUT分别为10位输出，可以分别与两个高速D/A相接，它们分别输出参考信号和可移相正弦信号。
三、实验内容1.完成10位输出数据宽度的移相信号发生器设计，要求使用锁相环，设计正弦波形数据MIF文件，给出仿真波形，最后进行硬件测试。
2.修改设计，增加幅度控制电路。
3.将此信号发生器改成具有扫频功能的波形发生器，扫速可数控，点频扫频可控。
四、实验步骤1.创建本次实验所在的文件夹在桌面创建一个文件夹，取名为DDS。
2.创建工程File->New Project Wizard（具体的参数设置如下图所示）3.使用VHDL语言编写代码先创建编写VHDL语言的文本，编写好代码之后保存，保存的名称即实体名。
File->New编写好的代码如下：主代码（DDS）：library ieee;useieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity DDS isport(CLK2: IN STD_LOGIC;CLK_DA: OUT STD_LOGIC;FWORD: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);PWORD: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);FOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);POUT :OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE one OF DDS ISCOMPONENT PLL20PORT(inclk0 : in STD_LOGIC :='0';c0 : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT REG32BPORT(LOAD : IN STD_LOGIC;DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));END COMPONENT;COMPONENT REG10BPORT(LOAD : IN STD_LOGIC;DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));END COMPONENT;COMPONENT ADDER32BPORT(A : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);B : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));END COMPONENT;COMPONENT ADDER10BPORT(A : IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);B : IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));END COMPONENT;COMPONENT SIN_ROMPORT(address : IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);clock : IN STD_LOGIC;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));END COMPONENT;SIGNAL CLK : STD_LOGIC;SIGNAL F32B : STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);SIGNAL D32B : STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);SIGNAL DIN32B : STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);SIGNAL P10B : STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);SIGNAL LIN10B : STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);SIGNAL SIN10B : STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);SIGNAL DOUT : STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);SIGNAL DIN : STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);BEGINF32B(27 DOWNTO 20)<=FWORD;F32B(31 DOWNTO 28)<="0000";F32B(19 DOWNTO 0)<="00000000000000000000";P10B(9 DOWNTO 2)<=PWORD;P10B(1 DOWNTO 0)<="00";CLK_DA <= CLK;u1:ADDER32B PORT MAP(A=>F32B,B=>D32B,S=>DIN32B);u2:REG32B PORT MAP (DOUT=>D32B,DIN=>DIN32B,LOAD=>CLK);u3:SIN_ROM PORT MAP(address=>SIN10B,q=>FOUT,clock=>CLK);u4:ADDER10B PORT MAP(A=>P10B,B=>D32B(31 DOWNTO 22),S=>LIN10B);u5:REG10B PORT MAP(DOUT=>SIN10B,DIN=>LIN10B,LOAD=>CLK);u6:SIN_ROM PORT MAP(address=>D32B(31 DOWNTO 22),q=>POUT,clock=>CLK); u7:PLL20 PORT MAP(inclk0=>CLK2,c0=>CLK);END;其中的例化语句中调用的各类器件代码如下：ADDER32B:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER32B ISPORT(A : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);B : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE bhv OF ADDER32B ISBEGINS <= A + B;END;ADDER10B:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER10B ISPORT(A : IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);B : IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE bhv OF ADDER10B ISBEGINS <= A + B;END;REG32B:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY REG32B ISPORT(LOAD : IN STD_LOGIC;DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE bhv OF REG32B ISSIGNAL Q1 : STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(LOAD,Q1)BEGINIF LOAD'EVENT AND LOAD ='1'THEN Q1 <= DIN;END IF;END PROCESS;DOUT <= Q1;END;REG10B:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY REG10B ISPORT(LOAD : IN STD_LOGIC;DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE bhv OF REG10B ISSIGNAL Q1 : STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(LOAD,Q1)BEGINIF LOAD'EVENT AND LOAD ='1'THEN Q1 <= DIN;END IF;END PROCESS;DOUT <= Q1;END;其中的SIN_ROM和PLL20则是通过Quartus II软件定制得来的，其定制方法如下：SIN_ROM的定制：PLL20的定制:4.创建波形文件并仿真1)创建波形文件：File->New2)添加节点：3）选择节点，设置各节点的输入信号，设置好后的图形如下：4）仿真，仿真后的结果如下：5．引脚锁定，仿真成功后进行引脚锁定:Assignments->Pin planner,设置好引脚后如下图：然后在次全编译主程序：Processing->Start Compilation(快捷键：Ctrl+L) 6．进行硬件下载：Tools->Programmer，按照下图的参数进行设置，然后下载即可五、实验总结1.实验结果：通过观察示波器上的波形，可以得到我们预期的试验结果。