3电子设计2011.ppt
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1、数字&系统设计部分,第三讲 信号发生器设计,杭州电子科技大学电子信息学院 电子系统集成技术研究所,正弦信号发生器,DDS方法,设计要求,设计一个函数信号发生器 输出1Hz1MHz正弦波 输出幅度4V 负载电阻100 频率步进1Hz,用模拟方法设计信号发生器,RLC振荡器 晶体振荡器 文氏电桥 都不能够步进1Hz! 频带也太宽了!,RC振荡器,缺点:稳定度不好 电容:不够精确、受外界温度影响 电阻,晶体振荡器,优点:稳定度高 缺点:频率几乎不可调节,文氏电桥,缺点:电位器调节频率,F007:早期运放 现在已经淘汰,数字方法,DDS Direct Digital Synthesis 直接数字合成
2、DDS广泛应用于现代数字通信中 频率数控、调制解调(FM、PSK、QPSK、QAM),数字方式产生波形的原理,量化的梯形波量化的正弦波带阶梯正弦波正弦波 离散值 离散值 模拟值 模拟值 计数器正弦ROM表D/A输出滤波输出 数字电路存储器数模混合电路模拟滤波电路,DDS原理框图,FW为频率字,N为累加器位宽,M为ROM查找表位宽,输出频率,标准频率,正弦波的一种数学表述,y=sin(2ft) 正弦值:单位圆上O点到圆周的轴与y轴正半轴夹角的正弦值为轴与圆周的交点在x轴上的投影 正弦波:如果轴以2f角速度匀速转动,投影按时间轴展开,即为正弦波,关键点: 匀速相位变化 投影关系实现 数字量化,相位
3、累加器,M取N的高M位 如果: 当频率字FW=1的时候,经过1s,相位累加器的输出从 取M位后为11023,ROM查找表,放一个大小为 的正弦表格,当,ROM表格的输出正好是1Hz的正弦 波形的离散值,当,ROM表格的输出在1s里面正弦波形循环了2次 正好是2Hz的正弦波形的离散值,FW=y?,当,ROM表格的输出在1s里面正弦波形循环了y次 正好是yHz的正弦波形的离散值,硬件设计方案,数字部分采用FPGA Altera CycloneII EP2C8Q208C8 微控制器采用32位MCU STM32F103RBT6 (ARM Cortex-M3 Core),VHDL程序片断,LIBRARY
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