直接数字频率合成器实验报告

电子线路课程设计 --直接数字频率合成器（DDS）2014 年 11 月摘要本实验通过使用 QuartusⅡ软件，并结合数字逻辑电路的知识设计，使用DDS 的方法设计一个任意频率的正弦信号发生器，要求具有频率控制、相位控制、以及使能开关等功能。

在此基础上，本实验还设计了扩展功能，包括测频、切换波形，动态显示。

在控制电路的作用下能实现保持、清零功能，另外还能同时显示输出频率、相位控制字、频率控制字。

在利用 QuartusⅡ进行相应的设计、仿真、调试后下载到SmartSOPC实验实现 D/A转换，验证实验的准确性，并用示波器观察输出波形。

关键词：SmartSOPC实验箱 QUARTUSⅡ数字频率合成仿真AbstractThis experiment is based on QuartusⅡ，with the help of knowledge relating to the digital logic circuits and system design,to design a sine signal generator which generates any frequency by the method of DDS. This generator is provided with the functions of frequency control,phase control and switch control. Based on the basic design,I also design extra functions,including frequency measurement,changes of wave forms and dynamic display.The control circuit can be maintained time clearing and time keeping functions,and also shows the output frequency,phase control characters,frequency control word. All the designing and simulating work are based on QuartusⅡ. After all the work finished on computer, I downloaded the final circuit to SmartSOPC experiment system to realize the transformation of D/A ,and then test the accuracy of the design by means of oscilloscope observing the wave forms.Key words: SmartSOPC QUARTUSⅡ DDS Simulation目录摘要 (1)目录 (2)一、设计要求 (3)二、方案论证 (3)三、直接数字频率合成器总电路图 (4)四、各子模块设计原理及分析说明 (5)4.1、脉冲发生电路 (5)4.2、频率相位预置与调节电路 (9)4.3、累加器电路 (10)4.4、相位控制电路 (11)4.5、波形存储器ROM电路 (12)4.6、测频电路 (14)4.7、不同波形选择电路 (15)4.8、动态译码显示电路 (16)五、程序下载、仿真与调试 (17)六、实验结果 (18)七、实验总结与感想 (23)八、参考文献 (23)一、设计要求1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现直接数字频率合成器（DDS）的设计；2、DDS中的波形存储器模块用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片中的RAM 实现，RAM结构配置成212×10类型；3、具体参数要求：频率控制字K取4位；基准频率fc=1MHz,由实验板上的系统时钟分频得到；4、系统具有使能功能；5、利用实验箱上的D/A转换器件将ROM输出的数字信号转换为模拟信号，能够通过示波器观察到正弦波形；6、通过开关（实验箱上的Ki）输入DDS的频率和相位控制字，并能用示波器观察加以验证；7、可适当添加其他功能二、方案论证直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。

直接数字频率合成器（直接数字频率合成器（DDS DDS DDS）总结）总结知识收集2008-07-2113:45:46阅读128评论0字号：大中小订阅直接合成法是用一个或多个石英晶体振荡器的振荡频率作为基准频率，由这些基准频率产生一系列的谐波，这些谐波具有与石英晶体振荡器同样的频率稳定度和准确度；然后，从这一系列的谐波中取出两个或两个以上的频率进行组合，得出这些频率的和或差，经过适当方式处理（如经过滤波）后，获得所需要的频率。

DDS 是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer ）的英文缩写。

直接数字式频率合成器（DDS ）是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术，由相位累加器、波形ROM 、D/A 转换器和低通滤波器构成。

时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM 的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM 的数据位字长和D/A 转换器位数。

结构框图如图2-1所示。

先分部分介绍其结构，后面会讲到总体原理。

相位增量（Phase Increment ）M ，也称为频率控制字，单纯的无单位（不代表弧度或者角度）无符号数。

相位累加器（Phase Accumulator ）由一个无符号数的加法器和一个寄存器构成，一个时钟周期完成一次加法运算。

量化器（Quantizer ）完成很简单的功能。

将较高精度，较大位宽的输入，丢弃低比特位，得到较低精度，较小位宽的输出，直接用作后面查找表的地址。

正余弦查找表（Sine/Cosine Lookup Table）存放正余弦数值。

DDS的工作原理：DDS的基本原理是利用采样定理，通过查表法产生波形[2]。

由于，（2-1）其中Δθ为一个采样间隔ΔT之间的相位增量，采样周期，即：（2-2）控制Δθ就可以控制不同的频率输出。

Δθ是由频率控制字M控制的，即：（2-3）所以改变M就可以得到不同的输出频率。

JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FPGA技术实验报告基于FPGA的直接数字频率合成器设计学院：电气信息工程学院专业：电子信息工程班级：姓名：学号：指导教师：戴霞娟、陈海忠时间: 2015年9月17日1目录1.功能要求 (2)2. 方案设计及原理框图 (2)2.1 方案设计 (2)2.2 原理框图 (3)2.2.1输入电路 (3)2.2.2FPGA电路 (3)2.2.3D/A转换电路 (4)3. 硬件电路设计及原理分析 (4)3.1 硬件电路图 (4)3.2 原理分析 (5)3.3 DAC0832转换器 (5)3.4 LM358芯片 (5)4.程序模块设计、仿真结果及分析...................... 错误！未定义书签。

4.1顶层模块 (6)4.2分频模块 (6)4.3 时钟模块........................................ 错误！未定义书签。

4.4正弦波产生模块................................... 错误！未定义书签。

4.5三角波产生模块................................... 错误！未定义书签。

4.6方波产生模块..................................... 错误！未定义书签。

4.7锯齿波产生模块................................... 错误！未定义书签。

4.8波形选择模块..................................... 错误！未定义书签。

5. 软硬件调试 (20)5.1软件调试 (22)5.2硬件调试 (22)6.调试结果说明 (25)7.心得体会 (25)8.参考文献 (25)附录 (26)1.功能要求通过本课题训练，使学生掌握使用FPGA实现频率合成的方法。

要求学生根据正弦波形发生器的设计实例，举一反三，设计多功能波形发生器。

直接数字频率合成器（DDS）实验报告课程名称电类综合实验实验名称直接数字频率合成器设计实验日期2015.6.1—2013.6.4学生专业测试计量技术及仪器学生学号114101002268学生姓名陈静实验室名称基础实验楼237教师姓名花汉兵成绩摘要直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer 简称DDFS 或DDS）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。

本篇报告主要介绍设计完成直接数字频率合成器DDS的过程。

其输出频率及相位均可控制，且能输出正弦波、余弦波、方波、锯齿波等五种波形，经过转换后在示波器上显示。

经控制能够实现保持、清零功能。

除此之外，还能同时显示出频率控制字、相位控制字和输出频率的值。

实验要求分析整个电路的工作原理，并分别说明了各子模块的设计原理，依据各模块之间的逻辑关系，将各电路整合到一块，形成一个总体电路。

本实验在Quartus Ⅱ环境下进行设计，并下载到SmartSOPC实验系统中进行硬件测试。

最终对实验结果进行分析并总结出在实验过程中出现的问题以及提出解决方案。

关键词：Quartus Ⅱ直接数字频率合成器波形频率相位调节AbstractThe Direct Digital Frequency Synthesizer is a technology based on fully digital technique, a frequency combination technique syntheses a required waveform from concept of phase. This report introduces the design to the completion of the process of direct digital frequency synthesizer DDS. The output frequency and phase can be controlled, and can output sine, cosine, triangle wave, square wave, sawtooth wave, which are displayed on the oscilloscope after conversation. Can be achieved by the control to maintain clear function. Further can simultaneously display the value of the frequency, the phase control word and the output frequency. The experimental design in the Quartus Ⅱenvironment, the last hardware test download to SmartSOPC experimental system. The final results will be analyzed, the matter will be put forward and the settling plan can be given at last.Key words:Quartus ⅡDirect Digital Frequency Synthesizer waveform Frequency and phase adjustment目录一、设计内容 (4)二、设计原理 (4)2.1 DDS概念 (4)2.2 DDS的组成及工作原理 (4)三、设计要求 (6)3.1 基本要求 (6)3.2 提高要求 (6)四、设计内容 (6)4.1 分频电路 (6)4.2 频率预置与调节电路 (10)4.3 累加器 (12)4.4 波形存储器（ROM） (13)4.5 测频电路 (19)4.6 译码显示电路 (21)4.7 消颤电路 (22)4.8 总电路 (23)五、电路调试仿真与程序下载 (24)六、示波器波形图 (25)七、实验中遇到的问题及解决方法 (25)八、电路改进 (26)九、实验感想 (28)十、参考文献 (28)一、设计内容设计一个频率及相位均可控制的具有正弦和余弦输出的直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer 简称DDFS 或DDS）。

武汉理工大学开放实验结题工作报告基于SOC技术的电子技术基础系列实验结题工作报告之一：《直接数字式频率合成器》信息工程学院专业综合实验室（一）2012-10-18目录摘要............................................................... 1硬件电路设计 01.1 Cyclone EP2C35F672C6简介 01.2 EP2C35F672C6 FPGA硬件电路设计 01.3 LCD1602显示电路设计 (2)1.3.1 液晶显示器简介 (2)1.3.2 字符显示方法 (3)1.3.3 CFAH 1602B- TMC- JP总线时序 (3)1.3.4 CFAH 1602B- TMC- JP硬件电路设计 (4)1.4 电阻网络D/A电路设计 (5)2 FPGA软件设计 (6)2.1 系统的性能要求 (6)2.2 系统实现的原理 (6)2.2.1 DDS的基本原理 (6)2.2.2 FPGA实现的直接数字频率合成器 (7)2.2.3 移相原理 (8)2.3 系统实现方案 (10)2.3.1 频率合成器方案 (10)2.3.2 移相方案 (12)2.3.3 存储器方案 (13)2.3.4 存储器寻址方案 (13)2.4 FPGA设计DDS电路的具体实现 (14)2.4.1 相位累加器部分 (14)2.4.2 相位/幅度转换电路 (15)2.4.3 波形表生成 (15)3 系统电路测试 (16)4 总结 (18)参考文献 (19)附录 (20)1系统顶层连线图 (20)2 CFAH 1602B- TMC- JP VHDL语言驱动程序设计 (20)摘要SoC是20世纪90年代出现的概念。

随着时间的不断推移和SoC技术的不断完善，SoC的定义也在不断的发展和完善。

Dataquest定义SoC为“an integrated circuit that contains a compute engine, memory and logic on a single chip”，即SoC 为包含处理器、存储器和片上逻辑的集成电路。

DDS数字频率合成器实验报告摘要直接数字频率合成器是一种基于全数字技术，从相位出发直接合成所需波形的一种频率合成技术，具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，本次实验中，利用QuartusII软件设计一个可控制频率，相位的可输出正弦和余弦的直接数字频率合成器，要求分析整个电路的工作原理，并分别说明各子模块的设计原理，整合各电路，形成总体电路。

完成调试、仿真、编程下载后，分析最终结果，总结问题并寻求解决方法关键词：直接数字频率合成器累加控制频率相位波形AbstractDirect digital frequency synthesizer is a full digital technology based on afrequency synthesis technology, the required waveform from the phase of thedirectsynthesis, has the advantages of low cost, low power consumption, high resolution and fast switching time and other advantages, is widely used in thefieldof electrical and electronic equipment,In this experiment, a design can control the frequency by using QuartusIIsoftware, the direct digital frequency synthesizer phase can output sine andcosine, the working principle of the whole circuit requirements analysis, andexplains the design principle of each module, integration of the circuit, the formationof the overall circuit. Finisheddebugging, simulation, programming,analysis result, summarizes the problems and seek solutionsKey word: Direct Digital Frequency Synthesizer accumulation control frequent phase position waveform一、实验目的：设计一个频率及相位均可控制的可输出正弦及余弦波形直接数字频率合成器二、实验原理与过程：直接数字频率合成器是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。

南京理工大学电子线路课程设计直接数字频率合成器D D S(题名和副题名)(学号)指导教师姓名姜萍老师学院电子工程与光电技术学院年级2012级专业名称通信工程论文提交日期2014.12摘要直接数字信号合成器（DDS）是一种从相位概念出发直接合成所需要波形的新的频率合成技术。

与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点。

本文使用DDS的方法设计一个任意频率的正弦信号发生器，具有频率控制、相位控制、测频、切换波形、动态显示、使能开关以及AM调制等功能。

利用QuartusII7.0中VHDL语言完成计算机设计、仿真等工作，然后使用由Altera公司开发的Cyclone III 系列EP3C25F324C8实验箱实现电路，用示波器观察输出波形。

本文使用模块化的设计理念，将整体电路分为9个子模块设计，分别为：分频模块、频率预置与调节模块、频率累加寄存模块、相位预置与调节模块、相位累加寄存模块、sin函数波形存储模块、余弦波方波三角波锯齿波波形选择模块、测频与译码显示模块、AM调制模块。

其后，本文给出了本实验的计算机仿真图与示波器输出图，并进行结果分析。

最后在文末给出了本实验所设计的电路的使用说明书。

关键词：直接数字信号合成器、DDS、AM调制、VHDL、测频AbstractDirect digital synthesizer (DDS) is a new technology of frequency synthesis ,which comes from the concept of the phase, to directly synthetize the required waveform . Compared with the traditional frequency synthesizer, DDS has the advantages of lower cost, lower power consumption, higher resolution and faster switching time etc..DDS method is used to design a direct digital synthesizer to synthetize the sin function of any frequency in this paper, with functions of frequency control, phase control frequency measurement, waveform switching, dynamic display, switch enable and AM modulation. Using VHDL language in the QuartusII7.0, we complete the design, simulation and other works by computer, and then use the EP3C25F324C8 experimental box of Cyclone III series developed by the Altera to implement the design, and finally observe the output waveform in oscilloscope.In this paper, the modular design concept is used, and the whole circuit is divided into 9 sub module design, respectively is: frequency division module, frequency adjusting module, frequency cumulative and register module, phase presetting and adjusting module, phase cumulative and register module, sin function waveform memory module, cos wave, square wave, triangle wave, sawtooth waveform selection module, frequency measurement and decoding display module, the AM modulation module.Then, the computer simulation diagram and the output of the oscilloscope graphs of this experiment is given in this paper, followed by the results analysis. Finally, we give the experimental instructions of the circuit design at the end of the paper.Keywords: direct digital synthesizer, DDS, AM modulation, VHDL, frequency measurement目录摘要 (2)Abstract (3)1 绪论 (7)1.1 DDS的发展概况 (7)1.2 选题背景及意义 (7)1.3 课题研究现状 (8)1.4 本文主要工作 (8)2 实验平台Cyclone III EP3C25F324C5 (10)2.1 Cyclone III (10)2.1.1 Cyclone III 系列产品介绍 (10)2.1.2 Cyclone III EP3C25F324C5 开发板原理图 (11)3 DDS基本原理总电路图 (12)3.1 DDS的基本结构 (12)3.2 DDS的基本原理 (12)3.3 DDS总电路封装图 (14)3.4 本章小结 (16)4 DDS各子模块设计原理 (17)4.1 分频模块 (17)4.1.1 48分频子模块 (18)4.1.2 1000分频子模块 (19)4.1.3 0.5分频子模块 (20)4.2 频率预置与调节模块 (21)4.3 频率累加寄存模块 (22)4.3.1 12位累加器子模块 (23)4.3.2 12位寄存器子模块 (24)4.4 相位预置与调节模块 (25)4.5 相位累加与寄存模块 (25)4.5.1 12位累加器子模块 (26)4.5.2 12位寄存器子模块 (26)4.6 sin波形存储模块 (27)4.6.1 sin_rom子模块 (27)4.6.2 10位寄存器子模块 (28)4.7 余弦波、方波、三角波、锯齿波波形选择模块 (29)4.7.1 cos_rom、rect_rom、square_rom、sawtooth_rom波形存储子模块 (29)4.7.2 波形4选1输出子模块 (30)4.7.3 10位寄存器子模块 (31)4.8 测频与译码显示模块 (31)4.8.1 10进制计数器子模块 (32)4.8.2 测频子模块 (33)4.8.3 译码显示子模块 (34)4.9 AM调制模块 (36)4.9.1 载波产生子模块 (37)4.9.2 调制波乘法与加法子模块 (38)4.9.3 载波乘法子模块 (39)4.9.4 已调波与调制波二选一显示子模块 (40)5 DDS调试仿真与下载 (42)5.1 DDS仿真 (42)5.2 AM调制仿真 (43)5.3 DDS管脚设定与下载运行 (44)6 DDS示波器结果显示 (46)7 DDS使用说明书 (49)8 结论 (50)8.1 论文工作总结 (50)8.2 论文工作展望 (50)致谢 (51)参考文献 (52)1绪论1.1D DS的发展概况DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。

1JANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FPGA技术实验报告基于FPGA的直接数字频率合成器设计学院：电气信息工程学院专业：电子信息工程班级：姓名：学号：指导教师：戴霞娟、陈海忠时间: 2015.9.241目录绪论.......................................................................................... 错误！未定义书签。

一、背景与意义 (2)二、设计要求与整体设计 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 数字信号发生器的系统组成 (3)2.3 DDS技术 (3)三、硬件电路设计及原理分析 (4)3.1 硬件电路设计图 (4)3.2 设计原理 (5)四、程序模块设计、仿真结果及分析 (5)4.1顶层模块设计 (6)4.2分频模块设计 (6)4.3时钟模块设计 (11)4.4数据选择模块设计 (12)4.5正弦波产生模块设计........................................................ 错误！未定义书签。

4.6三角波产生模块设计 (15)4.7方波产生模块设计............................................................ 错误！未定义书签。

4.8锯齿波模块设计 (18)五、软硬件调试 (21)5.1正弦波 (22)5.2锯齿波 (22)5.3方波 (23)5.4三角 (23)六、调试结果说明及故障分析 (24)七、心得体会 (24)八、参考文献 (25)九、附录 (25)绪论直接数字频率合成技术(DirectDigitalFrequencySynthesi，即DDFS一般简称DDS)是从相位直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。

近年来,直接数字频率合成器由于其具有频率分辨率高、频率变换速度快、相位可连续变化等特点,在数字通信系统中已被广泛采用。

/dzdgdq/jsqy/40028.shtml/view/229432.htm?fr=ala0_1/view/38405.htm?fr=ala0_1_1直接数字式频率合成器DDS2010-04-25 18:06直接数字频率合成技术（Direct DigitalFrequencySynthesis，即DDFS，一般简称DDS）是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。

DDS的工作原理是以数控振荡器的方式，产生频率、相位可控制的正弦波（SineWave）。

电路一般包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度／相位转换电路、D／A转换器和低通滤波器（LPF）。

其中，频率累加器对输入信号进行累加运算，产生频率控制数据（Frequency Data或相位步进量Phase Increment）。

相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器级联而成，对代表频率的二进制码进行累加运算，是典型的反馈电路，产生累加结果Y。

幅度／相位转换电路实质是一个波形存储器（WaveformMemory），以供查表使用。

读出的数据送入D／A转换器和低通滤波器。

具体工作过程如下：每来一个时钟脉冲Fclk，N位加法器将频率控制数据X与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果Y送至累加寄存器的输入端。

累加寄存器一方面将在上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制数据X相加；另一方面，将这个值作为取样地址值送入幅度／相位转换电路（即波形存储器），幅度／相位转换电路根据这个地址值输出相应的波形数据。

最后，经数／模转换（D／AConverter）和低通滤波器（LowPass Filter）将波形数据转换成所需要的模拟波形。

相位累加器在基准时钟的作用下，进行线性相位累加，当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，这样就完成了一个周期，这个周期也就是DDS合成信号的一个频率周期。

南京信息职业技术学院电子产品设计报告作者赵小平学号38系部______________ 电子信息学院___________________专业_____________ 电子信息工程技术_________________题目____________ 数字频率合成器的设计 ______________目录1 摘要........................................................................2数字频率合成器的设计3数字频率合成器的组成及工作原理...........................................3.1数字频率合成器的组成................................................3.2锁相环的工作原理...................................................3.3参考振荡器的工作原理................................................3.4可变分频器和分频比控制器的工作原理................................3.5消抖动电路的工作原理...............................................3.6数码显示电路的工作原理.............................................. 4数字频率合成器的设计任务和性能指标......................................5 频率合成器的调试.........................................................5.1晶体振荡器与4000分频电路调试 ...................................5.2消抖动电路和预置分频电路的安装和调试.............................5.3锁相环电路和可变分频电路安装和调试...............................5.4频率合成器总体电路调试说明.......................................... 结论参考文献（第4章数字频率合成器的设计（8课时）PPT）（《电子技术基础一数字部分》华中理工大学教研室编康华光主编）附录一：数字频率合成器原理图附录二：频率合成器元器件清单1 摘要数字频率合成被广泛应用于通信，雷达，导航等领域。

一、实验目的1. 了解频率合成的基本原理和结构。

2. 掌握频率合成器的使用方法和调试技巧。

3. 通过实验验证频率合成器的性能指标。

二、实验原理频率合成器是一种能够产生多个稳定频率信号的设备，广泛应用于通信、雷达、无线电等领域。

频率合成的基本原理是利用直接数字频率合成（DDS）技术，通过数字信号处理方法实现频率的生成和转换。

三、实验仪器1. 频率合成器2. 数字多用表（DMM）3. 示波器4. 信号发生器5. 连接线四、实验内容1. 频率合成器基本功能测试（1）观察频率合成器的面板，了解各个功能键和旋钮的作用。

（2）将频率合成器的输出端连接到数字多用表，测量输出频率。

（3）调整频率合成器的频率值，观察数字多用表的读数，验证频率合成器的输出频率。

2. 频率转换功能测试（1）将频率合成器的输出端连接到示波器，观察输出波形。

（2）调整频率合成器的频率值，观察示波器上的波形变化，验证频率转换功能。

3. 调制功能测试（1）将频率合成器的输出端连接到信号发生器，观察信号发生器的输出波形。

（2）调整频率合成器的频率值，观察信号发生器的输出波形变化，验证调制功能。

4. 调制解调功能测试（1）将频率合成器的输出端连接到信号发生器，观察信号发生器的输出波形。

（2）调整频率合成器的频率值，观察信号发生器的输出波形变化，验证调制解调功能。

五、实验结果与分析1. 频率合成器基本功能测试实验结果表明，频率合成器能够产生稳定的频率信号，输出频率与设置值一致。

2. 频率转换功能测试实验结果表明，频率合成器能够实现频率的转换，输出波形与输入波形一致。

3. 调制功能测试实验结果表明，频率合成器能够实现信号的调制，输出波形符合调制要求。

4. 调制解调功能测试实验结果表明，频率合成器能够实现信号的调制解调，输出波形符合调制解调要求。

六、实验结论通过本次实验，我们掌握了频率合成器的基本原理和使用方法，验证了频率合成器的性能指标。

频率合成器在实际应用中具有广泛的前景，为通信、雷达、无线电等领域提供了重要的技术支持。

实验1 DDS信号源实验报告学号：222012315220065 姓名：唐小彬一、实验目的1．了解DDS信号源的组成及工作原理；2．掌握DDS信号源使用方法；3．掌握DDS信号源各种输出信号的测试；4．配合示波器完成系统测试。

二、实验仪器1．DDS信号源2. 100M双踪示波器1台三、实验原理1.DDS信号产生原理直接数字频率合成(DDS—Digital Direct Frequency Synthesis)，是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。

时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM 的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。

图2-1 DDS信号产生原理DDS信号源模块硬件上由cortex-m3内核的ARM芯片(STM32)和外围电路构成。

在该模块中，我们用到STM32芯片的一路AD采集（对应插孔调制输入）和两路DAC输出（分别对应插孔P03.P04）。

抽样脉冲形成电路（P09）信号由STM32时钟配置PWM模式输出，调幅、调频信号通过向STM32写入相应的采样点数组，由时钟触发两路DAC同步循环分别输出其已调信号与载波信号。

对于外加信号的AM调制，由STM32的AD对外加音频信号进行采样，在时钟触发下当前采样值与载波信号数组的相应值进行相应算法处理，并将该值保存输出到DAC，然后循环进行这个过程，就实现了对外部音频信号的AM调制。

实验箱的DDS信号源能够输出抽样脉冲（PWM）、正弦波、三角波、方波、扫频信号、调幅波（AM）、双边带（DSB）、调频波（FM）及对外部输入信号进行AM调制输出。

2.DDS信号源使用及信号生成表DDS信号源主要包含以下几个部分：LCD：显示输出信号的频率。

调制输入：外部调制信号输入铆孔（注意铆孔下面标注的箭头方向。

若箭头背离铆孔，说明此铆孔点为信号输出孔；若箭头指向铆孔，说明此铆孔点为信号输入孔）。

目录1 DDS算法原理 (1)1.1 DDS的工作原理 (1)1.2 DDS模块的输出频率 (3)1.3 存储器中读数据 (4)2 基于DDS技术的任意波形发生器 (5)3 Verilog语言实现基于DDS技术的余弦信号发生器，输出位宽16Bit (7)3.1 verilog代码 (7)3.2 ROM中加正余弦波形数值 (10)4实验中遇到的问题及解决办法 (11)基于FPGA的DDS的余弦信号设计伴随着超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究, DDS的高工作频率以及它的抗噪声性能已接近并达到锁相频率合成器相当的水平。

随着这种技术的发展,其将被广泛应用于电子通讯、电子雷达、卫星导航、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域。

传统直接数字频率合成器(DDS)技术,一般采用像单片机等类似的 MCU,其产生正弦信号的输出频率比较小,很难符合现代的通讯等各方面的要求。

基于FPGA的直接数字频率合成器, 相比于其它频率合成方法,具有其特定的优越性能和特点,目前它已经成为现代频率合成技术中的领先者。

其主要体现在相对带宽较宽,频率转换时间短,输出频率是数字可调的,频率分辨率高。

输出相位连续,可产生宽带正交信号及其他多种调制信号,可编程和全数字化,控制灵活方便等方面,并具有极高的性价比。

而且频率和相位可调,适用不同通讯信号占据不同的频率范围,符合现代化通讯的要求。

1 DDS算法原理1.1 DDS的工作原理DDS的工作原理为：在参考时钟的驱动下，相位累加器对频率控制字进行线性累加，得到的相位码对波形存储器寻址，使之输出相应的幅度码，经过模数转换器得到相应的阶梯波，最后在使用低通滤波对其进行平滑，得到所需频率的平滑连续的波形，其结构框图如图1.1所示。

图1.1 DDS的结构框图DDS技术是建立在采样定理的基础上的，它首先对需要产生的波形进行采样将采样值数字化后存入存储器作为查找表，然后再通过查表将数据读出，经过D ／A转换器转换成模拟量，把存入的波形重新合成出来。

南京理工大学直接数字频率合成器实验报告作者: 学号：学院(系):专业:指导老师：实验日期：2013年11月直接数字频率合成器（DDS）摘要本次课程设计的主要目的是学习使用FPGA设计直接数字频率合成器(DDS)。

实验的主要容是使用DDS的方法设计一个具有清零、使能频率相位控制、输出多种波形等功能任意频率的信号发生器，在设计之余，还完成了ROM空间的节省、提高等设计，并设计了一个基于DDS的AM调制电路。

利用Quartus II完成设计、仿真等工作，并下载至smart SOPC实验平台进行硬件测试，通过示波器观察输出信号波形。

实验结果与理论值相符，证明了DDS技术是一项非常实用的技术,它可以广泛应用于数字通信系统。

关键词：DDS ROM 正弦波AM调制AbstractThe main purpose of this curriculum design is encouraging us to learn to design a direct digital frequency synthesizer by using FPGA. The report mainly talks about how to design a direct digital frequency synthesizer with the function of resetting, frequency and phase controlling , multiple waves output . In addition, I also complete the design of ROM space saving ，and I design an AM modeling circuit based on DDS . The design and simulation work is completed with the help of QuartusII. The final system circuit is downloaded to the smart SOPC platform to undergo hardware test. And the output wave can be seen through oscilloscope. The experiment result is close to the theoretical result. DDS is proved to be a quite useful technology which can be widely applied in digital communication system.Keywords:Direct digital synthesizer ROM Sine wave AM module目录一、实验目的 (1)二、实验容和设计要求 (1)2.1实验容 (1)2.2设计要求 (1)三、直接频率合成器（DDS） (2)3.1实验原理 (2)3.2脉冲发生电路 (3)3.3消颤电路 (4)3.4频率和相位调节电路 (5)3.5累加器 (6)3.6波形存储器（ROM表）设计 (8)3.7测频电路 (11)3.8显示电路 (13)3.9总电路图（1） (14)四、节省ROM空间 (17)4.1设计思路 (17)4.2正弦波的计算 (18)4.3三角波计算 (20)4.4锯齿波计算 (20)4.5方波计算 (22)4.6四种计算波形合并 (22)4.7总电路图（2） (23)五、基于DDS的AM调制器的设计 (24)5.1AM调制原理 (24)5.2调制信号与载波信号的产生 (25)5.3波形存储器（ROM表）设计 (29)5.4调制度的确立 (30)5.5加法器与乘法器 (30)5.6显示电路 (30)5.7AM调制电路总图 (31)六、节省电路的改进 (32)七、实验中遇到的问题及解决办法 (33)八、实验收获和感受 (33)九、致 (34)十、参考文献 (34)十一、附录 (35)一、实验目的1.学习使用QuartusII软件做复杂逻辑电路的设计。