基于CPLD的函数信号发生器设计
时间：2025-05-11
基于CPLD的函数信号发生器设计的论文
基于ＣＰＬＤ的函数信号发生器设计
王
蓉，徐琼燕
（九江职业技术学院江西九江３３２００７）
摘
要：针对传统信号源精度低的特点，提出一种新的函数信号发生器设计方案。这里介绍的函数信号发生器由
ＣＰＩ。Ｄ、单片机控制模块、键盘、ＬＥＤ显示、Ｄ／Ａ转换模块组成。采用直接数字频率合成（ＤＤＦＳ）技术，用单片机控制ＣＰＬＤ的方法产生正弦波、方波、三角波和占空比可调的矩形波。该系统具有频率范围宽，步进小，幅度和频率的精度高等特点。
关键词：ＣＰＩ。Ｄ；ＤＤＦＳ；单片机控制；８０Ｃ１９６
中图分类号：ＴＰ３６８．１
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００４—３７３Ｘ（２００９）２４—１５７—０３
ＤｅｓｉｇｎｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎＳｉｇｎａｌＧｅｎｅｒａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＣＰＬＤ
ＷＡＮＧ
Ｒｏｎｇ。ＸＵＱｉｏｎｇｙａｎ
（ＪｉｕｉｉａｎｇＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｕｊｉａｎｇ，３３２００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｖｉｅｗｏｆｌｏｗｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆＴｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ
ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｉｇｎａｌ
ｓｏｕｒｃｅ，ａ
ｄｅｓｉｇｎｏｆｎｅｗｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ
ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ｉｓ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆＣＰＩ。Ｄ，ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐｃｏｍｐｕｔｅｒｍｏｄｕｌｅ，ｋｅｙｂｏａｒｄ，Ｉ．ＥＤｄｉｓｐｌａｙａｎｄ
ｍｏｄｕｌｅ．ＤｉｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｙｎｔｈｅｓｉｓ（ＤＤＦＳ）ｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｓｉｎｅ，ｓｑｕａｒｅ，ｔｒｉａｎｇｕｌａｒｗａｖｅａｎｄｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｗａｖｅｏｆｂｌｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｈａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗｉｄｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅ，ｓｍａｌｌｓｔｅｐ，ｈｉｇｈ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＰＬＤ；ＤＤＦＳ；ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ；８０Ｃ１９６
ｓｃｏｐｅ
０
引言
传统的信号源设计常采用模拟分立元件或单片压控函数发生器ＭＡＸ０３８，可产生正弦波、方波、三角波，并通过调整外部元件改变输出频率，但由于采用模拟器件，所用元件的分散性太大，即使使用单片函数发生器，也因参数与外部元件有关（外接的电阻电容对参数影响很大），使频率稳定度较差，精度低。抗干扰能力低，成本也高；况且其灵活性较差，而不能实现多种波形以及波形运算输出等功能。
在此，采用直接数字频率合成（ＤＤＦＳ）技术，并使用单片机控制ＣＰＩ。Ｄ的方法。由于ＣＰＬＤ具有可编程重置特性［１］，因而可以方便地改变控制方式或更换波形数据，而且简单易行，易于系统升级，同时具有很高的性价比。频率合成是将一个高稳定度和一个高精度的标准频率经过运算，产生同样稳定度和精度的大量离散频率技术，一定程度上解决了既要频率稳定、精确，又要频率在较大范围内可变的矛盾。
１１．１
●＿。＿＿。＿－＿．＿＿＿．…
ａｎｄｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
Ｄ／Ａ
ａｄｊ
ｕｓｔａ－
ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．
ｌ地”化｝＝刮ＲＡＭ｝＝刮Ｄ／Ａ输Ｉ［Ｉ
图１
ＤＤＦＳ的基本原理
一个完整输出波形的周期、幅值都被顺序地存放在ＲＡＭ中。当ＲＡＭ的地址变化时，ＤＡＣ将该波形数据转换成电压波形，该电压波形的频率与ＲＡＭ地址变化的速率成正比。ＤＤＦＳ发生器使用了相位累加技术，以控制波形在ＲＡＭ中的地址。它用一个加法器代替计数器来产生ＲＡＭ的顺序地址。在每一个时钟周期，存储于相位递增寄存器（Ｐｈａｓｅ
ＩｎｃｒｅｍｅｎｔＲｅｇｉｓｔｅｒ，ＰＩＲ）
中的常数都被加到相位累加器的当前结果上。相位累加器输出的最大有效位数被用来确定波形在ＲＡＭ中的地址。通过改变ＰＩＲ的常数，确定每个周期中的点数，而这些点数正是用来改变整个波形的频率。当一个新相位递增寄存器的（ＰＩＲ）常数被存进寄存器中，波形的输出频率便随下一个时钟周期连续地改变相位。相位累加器将依据ＰＩＲ中存储的常数来改变ＲＡＭ的地址，若ＰＩＲ数值很小（即频率较低）时，累加器便逐步地经过每个ＲＡＭ地址；当ＰＩＲ的值较大时，相位累加器将跳跃某些ＲＡＭ地址。
ＤＤＦＳ的特点
ＤＤＦＳ的原理和特点ＤＤＦＳ的基本原理
１．２
ＤＤＦＳ的基本原理图如图１所示。
ＤＤＦＳ的特点如下：
（１）ＤＤＦＳ的频率分辨率在相位累加器的位数Ｎ足够大时，理论上可以获得相应的分辨精度，这是传统
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收稿日期：２００９一０６一０２
万方数据
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