频率可变的任意波形发生器的设计

深圳大学实验报告
课程名称:Verilog数字系统设计教程
实验项目名称:频率可变任意波形发生器的设计
学院:电子科学与技术泊松比
专业:微电子
氯化铯指导教师:刘春平
二维数组报告人:潘志钟学号:2007160051 班级:07级微电1班实验时间:2009-12-8 ~ 2010-1-11
实验报告提交时间:2010-1-4
教务处制
(·····这里可加前言摘要之类的东西····自己想来写···)
1  设计原理联想网御防火墙
DDS 是一种把数字信号通过数/模转换器转换成模拟信号的合成技术。直接数字频率合成技术 (DDS )是一种以采样定理为基础的全数字化频率合成波形的方法 。DDS 频率合成器主要由频率寄存器 、相位寄存器 (需要时可加入 ) 、相位累加器 、波形存 储表 ( ROM ) , DAC 转换器和模拟低通滤波器 ( LPF ) 等组成 。在系统时钟 ( SYSCLK )输入一定的情况下 ,频率寄存器中的频 率控制字决定系统输出频率 , 而相位累加器的位数决定了系统频率分辨率 。总体设计方案及其原理说明:
图 1-1 系统总体设计方案
相位累加器由 N 位加法器和 N 位累加寄存器级联而成 。每当系统时钟 SYSCL K 产生一个上升沿 , N 位加法器将频率寄
存器中的频
率控制字( FR EQDA TA )与上一个系统时钟累加寄存器输出的累加相位数据相加,相加后的结果送累加寄存器。这样在系统时钟的作用下, 不断对频率控制字进行线性相位累加,相位累加器的溢出率就是DD S任意波形发生器的输出频率。
2 设计与实现
实际上DD S就是通过改变地址增量来达到控制输出频率的目的,而波形存储器( ROM )是以相位为地址,存有一个或多个按相位划分幅值的波形幅度信息。
参考频率f_clk为整个合成器的工作频率,输入的频率字保存在频率寄存器中,经N位相位累加器,累加一次,相位步进增加,经过内部ROM波形表得到相应的幅度值,经过D/A转换和低通滤波器得到合成的波形(数模转换在这里不作要求)。△P为频率字,即相位增量;参考频率为f_clk;相位累加器的长度为N位,输出频率f_out为:
式中F_out为输出信号的频率;F_clk为基准时钟频率。N为相位累加器的位数;△P为频率控制字(步长)。理论上通过设定F_clk、N 和△P就可以得到各种频率波形的输出。在本设计中, 相位累加器位数N =6, f_clk位长为32, 系统时钟频率为27M H z。
3 各模块实现
3. 1相位累加器
在设计波形发生器时, 要实现频率可变,相位累加器是关键的一个部分。在modelsim 开发环境下,本
实验通过改变△P的值来变换输出频率f_out。假设△P初值为0,每个波形(正弦波、方波、正三角波、反三角波)的采样数据点的仿真数值输出,△P累加一次,即△P=△P + n , n = 16 ;当△P >= 56时,△P置零,依此循环累加。频率的不同,即波形周期的不同,函数单周期内输出波形的量化数据的宽度也不一样。(正弦波为例)如下图所示:
(····你用自己的方式表示····我的是以这种方式··你用其他方式吧,怕老师为难)
图1-2 正弦波的仿真输出
如图,当P=16时,将P值代入公式,在本设计中,相位累加器位数N = 6, f_clk位长为32, 系统时钟频率f_clk为27M H z,则可计出输出频
率f_out=16/64*27000000=6.75MHZ;同理可求出当P=32、48或64时对应的输出频率f_out。
3. 2模9计数器
二癸基二甲基氯化铵
本实验各个波形一个周期内采取9个量化数据点,所以用模9计数器。
八位段寄存器D的低四位D【3:0】用于计数,高四位D【7:4】用
于波形选择。D【7:4】=DH,当DH=0000时,输出为正弦波;DH=0001
时,输出为方波;DH=0010时,输出为正三角波;DH=0011时,输出
为反三角波。
累加器部分和计数器部分的主要程序代码如下:
always @(posedge f_clk)
begin
D[7:4]=DH;
begin
if(p>=56)
begin
p=n;2012年2月6日
begin
if(D[3:0]>=4'b1000)
D[3:0]<=0;
else
D[3:0]<=D[3:0]+4'b0001;
end

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