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具有双重结构的多通道任意波形发生器研究

发布时间:2018-01-07 02:26

  本文关键词:具有双重结构的多通道任意波形发生器研究 出处:《河南科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 双重结构 直接数字合成 数据顺序输出 现场可编程门阵列


【摘要】:任意波形发生器广泛应用于数字电视,航空航天等领域。目前大多数任意波形发生器主要采用DDS技术实现,该技术从相位的角度出发进行频率合成,具有频率分辨率高、相位精确、频率捷变等诸多优点,因而得到广泛应用。随着电子技术的发展及应用需求的提高,对信号质量的要求越来越高,而DDS输出频谱中含有较多杂散分量,不能很好地满足一些特殊领域的应用需求。针对上述问题,本文提出了一种具有双重结构的多通道任意波形发生器设计,该设计具有DDS输出及数据顺序输出功能,以满足波形发生器的宽范围应用。本设计主要包括:DDS输出模块、数据顺序输出模块、人机交互模块、通信模块和模拟电路等模块。基于DDS原理采用FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)构建DDS频率合成器,对FPGA内部RAM块进行整合,建立数据查找表单元,通过间隔寻址数据查找表以输出波形数据,实现DDS信号输出;利用DDS频率合成技术产生数据顺序输出模块的数据输出时钟,采用SDRAM作为数据顺序输出的数据存储器,根据输出时钟逐个输出波形数据,并通过改变数据输出时钟来控制信号输出频率,实现频率可调的数据顺序输出;利用FPGA构建人机交互模块的彩色液晶显示驱动单元,并驱动片外显示缓存SRAM,基于STM32F407进行人机交互界面设计,通过触摸单元识别用户操作,完成人机交互模块的设计;采用STM32F407外接USB3300作为USB通信单元以实现本系统与PC之间波形数据的传输,基于FPGA与STM32F407之间的FSMC通信总线,完成两个核心控制器之间的数据及控制命令传输;通过D/A转换电路、幅度调节电路和滤波电路等,对信号进行调理和转换,实现模拟电路设计。通过对双重结构的任意波形发生器的功能及性能测试实验表明:该任意波形发生器可以实现多通道任意波形输出,幅度调节范围可以达到0Vpp~20Vpp。DDS最大输出频率达到10MHz,且具有良好的频率调节特性;数据顺序输出最大输出频率可以达到5MHz,相对DDS输出具有较好的频谱特性及信号质量。具有双重结构的多通道任意波形发生器适用于多种应用领域,扩展了DDS波形发生器的应用范围,具有良好的应用价值。
[Abstract]:Arbitrary waveform generators are widely used in digital television, aerospace and other fields. At present, most of the arbitrary waveform generators are mainly implemented by DDS technology, which performs frequency synthesis from the angle of phase. With the advantages of high frequency resolution, precise phase, frequency agility and so on, it has been widely used. With the development of electronic technology and the improvement of application requirements, the demand for signal quality is becoming higher and higher. However, the output spectrum of DDS contains more stray components, which can not meet the needs of some special applications. This paper presents a design of a multi-channel arbitrary waveform generator with dual structure, which has the functions of DDS output and data sequential output. In order to meet the wide application of waveform generator. This design mainly includes: DDS output module, data sequence output module, human-computer interaction module. Communication module and analog circuit module. Based on the principle of DDS, FPGA(Field-Programmable Gate Array is adopted. Field Programmable Logic Gate Array (FPGA) constructs DDS frequency synthesizer, integrates RAM blocks within FPGA, establishes data lookup form elements, and outputs waveform data through interval addressing data lookup table. The output of DDS signal is realized; The data output clock of the data sequence output module is generated by DDS frequency synthesis technology, and the waveform data is output one by one by using SDRAM as the data memory output in the data order. The signal output frequency is controlled by changing the data output clock, and the frequency adjustable data sequence output is realized. The color LCD driver unit of human-computer interaction module is constructed by using FPGA, and the out-of-chip display buffer is driven. The interface of human-computer interaction is designed based on STM32F407. The user operation is identified by the touch unit, and the man-machine interaction module is designed. The STM32F407 external USB3300 is used as the USB communication unit to realize the waveform data transmission between the system and PC. Based on the FSMC communication bus between FPGA and STM32F407, the data and control command transmission between the two core controllers is completed. Through D / A conversion circuit, amplitude adjusting circuit and filter circuit, the signal is adjusted and converted. The function and performance of the dual structure arbitrary waveform generator are tested. The results show that the multi-channel arbitrary waveform generator can be used to output arbitrary waveform. The range of amplitude regulation can reach 0V pp-20Vpp.DDS, the maximum output frequency is 10MHz, and it has good frequency regulation characteristic. The maximum output frequency of data sequential output can reach 5 MHz, compared with DDS output, it has better spectrum characteristics and signal quality. The multi-channel arbitrary waveform generator with dual structure is suitable for many applications. It extends the application range of DDS waveform generator and has good application value.
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN741

【参考文献】

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本文编号:1390597

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