基于FPGA的高精度信號發生器
2020年信息技術與網絡安全第1期
付寶仁，王超，高鴻儒
（華北計算機系統工程研究所，北京 100083）
摘要： 在當代許多電子信息系統中，信號源的性能參數往往對系統的功能起著決定性作用。采用直接數字頻率合成技術（Direct Digital Synthesize，DDS），基于現場可編程門陣列（FieldProgrammable Gate Array，FPGA）設計了能同時輸出4路信號的高精度信號發生器。同時依靠串口通信的方式，通過PC端的控制界面實時調節系統輸出信號的頻率、相位和死區時間。
中圖分類號：TP311.1
文獻標識碼：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.01.017
引用格式：付寶仁，王超，高鴻儒。基于FPGA的高精度信號發生器［J］。信息技術與網絡安全，2020,39（1）：87-91.
文獻標識碼：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.01.017
引用格式：付寶仁，王超，高鴻儒。基于FPGA的高精度信號發生器［J］。信息技術與網絡安全，2020,39（1）：87-91.
High-precision signal generator based on FPGA
Fu Baoren，Wang Chao，Gao Hongru
（National Computer System Engineering Research Institute of China,Beijing 100083,China）
Abstract： In many contemporary electronic information systems,the performance parameters of a signal source often play a decisive role in the function of the system.In this paper,using Direct Digital Synthesize （DDS），a highprecision signal generator capable of simultaneously outputting four waves is designed based on FieldProgrammable Gate Array （FPGA）。At the same time,relying on the serial communication mode,the frequency,phase and dead time of the system output signal are adjusted in real time through the control interface of the PC.
Key words : direct digital synthesize;fieldprogrammable gate array;signal generator
0 引言
電子信息產業的高速發展，對信號發生器的穩定性和易用性提出了越來越高的要求。當前市面上的信號發生器由于進行了硬件的固化和封裝，降低了系統的擴展性，不利于二次開發和升級。
本文運用直接數字頻率合成技術（Direct Digital Synthesize,DDS）和脈沖寬度調制技術（Pulse Width Modulation,PWM），選用STORM IV_E22C系列FPGA，實現4路高精度信號發生器。其通過串口通信的方式連接PC，通過PC端的控制界面對輸出信號進行實時、可視化的調節，支持調節各路信號的頻率、相位和死區時間，具有良好的易用性。輸出信號的控制參數保存在FPGA的寄存器中，只有當參數需要改變時，PC端才與FPGA通信，因此即使串口通信中斷，也不影響輸出信號的穩定性。最后，輸出信號的參數范圍和精度只與FPGA硬件的時鐘頻率和累加器的位數相關，該設計支持擴展更多路輸出信號，具有良好擴展性。
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作者信息：
付寶仁，王超，高鴻儒
（華北計算機系統工程研究所，北京 100083）
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