基于FPGA的DDS实验装置设计
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摘 要：本文论述的一种基于FPGA的DDS实验装置设计思路，装置硬件结构设计和FPGA片内数字电路设计，该装置由电源板、DAC信号发生器、FPGA最小系统组成，波形数据则由CORDIC算法模块的数据经过变换后得到，在使用时通过设置所需波形的频率，相位的信息即可得到相应的方波或正弦波。
关键词：FPGA；DDS；CORDIC算法
直接数字式频率合成器DDS（Direct Digital Synthesizer）與采用模拟技术的频率合成器相比，DDS具有成本低、分辨率高、功耗低、转换快速等优点，可以产生方波或正弦波或任意波形应用广泛[1，2]。目前DDS信号发生器多采用MCU或FPGA外加DAC的方式进行设计，近年来由于FPGA的发展，采用FPGA设计DDS的案例也逐渐增多[3，4]。本实验装置在设计时参考了国内一些成功的设计，采用FPGA加8位高速DAC的方式实现，具备两个通道，主要由FPGA最小系统板、DAC信号发生器、电源板组成，组合方便。
1 系统整体结构和工作原理
如图1所示系统整体结构由电源板，DAC信号发生器，FPGA最小系统构成。电源板用于给FPGA最小系统和DAC信号发生器供电，为简化实验流程，保证实验的安全性，电源板采用单路5V输入，这样使用普通的5V电源适配器或USB电源即可给系统供电；DAC信号发生器采用8位高速DAC完成数模转换，经过模拟重构滤波器滤除信号中的高频成分，再经过运放调理电路，得到所需幅值的信号；FPGA最小系统用于接收并解析用户的指令，经过FPGA内部的算法运算得到需要发送至DAC的值。
1.1装置硬件结构设计
1.1.1电源板设计
电源板用于为整套实验装置供电，其中FPGA需要3.3V的BANK电压与1.2V的CORE电压，DAC信号发生器中使用的DAC芯片需要3.3V供电，但是运放在工作时需要+/-5V供电，所以电源板在进行设计时，需要同时提供3.3V、1.2V、-5V以及+5V这4种电平，为保证实验装置使用的便利性使用单路5V供电，采用的如图2所示的电源树设计。其中一阶电源滤波器对5V适配器的
输入进行滤波，一阶电源滤波器的输出即可直接使用，3.3V和1.2V分别由BL1117-3.3和BL1117-1.2提供，BL1117是一款双极型低压差的线性稳压器，具有过流保护和过热保护功能，在系统中使用LDO供电是因为LDO的电源纹波小，外围电路简单，易于减...
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