DDS波形发生器电路原理及功能

基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的低频信号发生器是一种高精度、灵活性高的信号发生器，可以产生各种低频信号。

本文将从DDS的基本原理、低频信号发生器的设计和实现等方面展开论述。

一、DDS的基本原理DDS是一种通过数字计算产生连续、离散或混合信号的方法。

它将频率和相位信息编码为数字信号，通过数字计算来生成输出信号。

DDS的基本原理如下：1.预存储波形数据：DDS使用查表法将波形数据存储在一个固定的存储器中，例如RAM或ROM中。

每个存储地址对应一个波形振幅值。

2.相位累加器：DDS通过一个相位累加器来产生实时的相位信息。

相位累加器是一个计数器，每个时钟周期增加一个固定的值，该值称为相位增量。

相位累加器产生的相位信息表示了所需输出的信号的相位。

3.数字到模拟转换：相位累加器输出的相位信息经过数字到模拟转换，即将相位信息转换为模拟信号。

这一步可以通过查表法，将相位信息作为地址，从查表的波形存储器中读取波形振幅值，然后通过D/A转换器将波形振幅值转换为模拟信号。

二、低频信号发生器的设计1.频率控制：低频信号发生器需要具备广泛的频率覆盖范围，并能够精确地调节频率。

为了实现这一点，可以使用一个可编程的数字控制单元，比如微控制器或FPGA来控制DDS的相位增量。

通过改变相位增量的大小，可以控制DDS的输出频率。

2.模拟输出滤波：DDS输出的信号是由一串数字零、一和正负极性组成的脉冲串，需要通过模拟输出滤波器进行滤波，以获取平滑的模拟输出信号。

滤波器可以选择低通滤波器或带通滤波器，以滤除高频噪声和杂散成分。

3.波形选择：DDS可以通过选择合适的波形数据来生成多种形状的输出波形，包括正弦、方波、锯齿波等。

在波形存储器中存储不同的波形数据，并通过用户界面或外部接口控制波形的选择。

三、低频信号发生器的实现低频信号发生器的实现可以采用数字电路、模拟电路或数字电路与模拟电路的组合。

基于DDS技术的信号发生器的设计与实现DDS（Direct Digital Synthesis）技术是一种基于数字信号处理的频率合成技术，通过数字方式生成正弦波信号。

DDS信号发生器可以用于科学实验、通信系统中的频率合成、音频处理等应用领域。

通过DDS技术，可以实现高精度、稳定性好、频率范围广的信号发生器。

DDS信号发生器的基本原理是：通过一个相位累加器、一个频率累加器和一个波表，来生成一个时域上的正弦波信号，并将其转换为模拟电压信号输出。

相位累加器用来控制波表中的每个周期的采样点，频率累加器用来控制相位累加器的步进。

波表中存储了一个完整的正弦波周期的数值，波表的长度决定了信号发生器的频率分辨率。

DDS信号发生器的主要模块包括：时钟模块、相位累加器、频率累加器、波表和数模转换器。

时钟模块是DDS信号发生器的产生步进信号的时钟源，可以采用稳定的晶振或者时钟信号源。

时钟信号的频率决定了DDS信号发生器的输出信号的频率精度。

相位累加器是DDS信号发生器的核心模块，它接收时钟信号，并根据频率累加器的输入生成一个相位累加信号。

相位累加器可以采用简化的模数累加器，根据时钟信号的周期计算脉冲个数，每当相位累加信号增加一个固定的脉冲数时，波表就输出一个采样点。

频率累加器实时地改变相位累加器的步进，从而改变信号发生器的输出频率。

频率累加器可以通过输入一个控制信号来改变频率累加器的增加或减少的步进大小，从而实现更精细的频率调节。

波表是DDS信号发生器的存储波形数据的模块。

它包含了一个完整的正弦波周期的采样点的数值，波表的长度决定了信号发生器的输出信号的频率分辨率。

波表的数据可以事先存储在ROM中，也可以动态生成。

数模转换器将生成的波形数据转换为模拟电压信号输出。

数模转换器的位宽决定了输出信号的精度，位宽越大，精度越高。

除了上述基本模块，DDS信号发生器还可以添加比较器、滤波器等模块，以实现输出电平调节、滤波等功能。

dds原理DDS（Direct Digital Synthesis）原理。

DDS（Direct Digital Synthesis）是一种用于产生数字信号的技术，它可以通过数字方式直接产生任意波形的信号。

DDS技术已经被广泛应用于信号发生器、通信系统、医疗设备等领域。

DDS的原理是通过数字控制方式来产生信号，相比于传统的模拟方式，DDS具有精度高、稳定性好、频率范围广等优点。

在DDS中，有三个主要的部分，相位累加器、频率控制字和DAC（数字模拟转换器）。

相位累加器用于累加相位控制字，从而产生一个连续的相位变化；频率控制字用于控制相位累加器的增量，从而控制输出信号的频率；DAC用于将数字信号转换为模拟信号输出。

通过这三个部分的协作，DDS可以产生高精度、稳定的信号输出。

DDS的原理基于数字信号处理技术，它可以实现对信号频率、相位、幅度等参数的精确控制。

相比于传统的模拟信号发生器，DDS可以实现更高的频率分辨率和更好的频率稳定性。

另外，DDS还可以实现频率和相位的快速切换，这对于一些需要频率跳变或相位调制的应用非常重要。

在DDS中，最关键的部分是相位累加器。

相位累加器通过累加相位控制字来产生一个连续的相位变化，从而实现信号的频率控制。

相位累加器的位宽决定了相位的分辨率，位宽越大，相位分辨率越高，输出信号的频率分辨率也就越高。

因此，在设计DDS时，需要充分考虑相位累加器的位宽和累加速率，以满足不同应用对频率分辨率的要求。

另外，频率控制字的精度和稳定性也对DDS的性能有很大影响。

频率控制字决定了相位累加器的增量，从而直接影响输出信号的频率。

因此，在设计DDS时，需要考虑频率控制字的精度和稳定性，以确保输出信号的频率精度和稳定性。

总的来说，DDS是一种基于数字信号处理技术的信号发生器，它具有高精度、稳定性好、频率范围广等优点。

在实际应用中，DDS可以满足对信号频率、相位、幅度等参数精确控制的需求，因此被广泛应用于信号发生器、通信系统、医疗设备等领域。

dds信号发生器
DDS信号发生器是一种基于直接数字合成（DDS）技术的
仪器，用于产生各种类型的电信号。

DDS技术通过数字控
制振荡器的频率和相位，可以产生高精度、稳定的频率和
相位可调的信号。

DDS信号发生器通常具有以下特点：
1. 高频率分辨率：DDS技术能够实现非常细小的频率调整，通常在数千分之一赫兹的范围内进行微调。

2. 高精度和稳定性：DDS信号发生器具有很高的频率精度
和稳定性，可以在长时间内保持非常准确的信号输出。

3. 多种波形选择：DDS信号发生器通常可以产生不同类型
的波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。

4. 调制功能：DDS信号发生器可以进行幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等操作，使得信号具
有更多的应用灵活性。

5. 调频功能：DDS信号发生器可以实现频率扫描功能，即以一定的频率范围内按照一定的步进进行频率连续变化。

DDS信号发生器广泛应用于科研、教学、通信、无线电测试和制造等领域，可以用于信号发生、电子设备测试、频谱分析等应用。

DDS波形产生器1组：糜健摘要：本DDS波形发生器由FPGA产生DDS数字信号，采用DAC900完成AD转换，然后对模拟信号进行滤波与放大，提高了波形的精度。

此外，还提供了较好的人机交互界面，用户可以方便地调节波形与频率，是一种高频带、高精度的DDS信号源。

关键词：DDS FPGA一．方案论证：方案一：采用专用的DDS芯片。

通过采用先进的工艺和低功耗的设计，数字集成电路的工作速度己经有了很大的提高。

现在最新的DDS芯片工作频率己经可以达到1GHz。

这样就可以产生频带比较宽的输出信号。

虽然专用DDS芯片的功能比较多，但其控制方式却是固定的，因此不一定是我们所需要的。

而且专用DDS芯片的价格一般比较昂贵。

方案二：使用FPGA产生DDS信号。

利用FPGA则可根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能，具有良好的实用性和灵活性。

但是输出信号的频带与精度则达不到专用DDS芯片。

为使得更为方便调整信号的频率、相位与幅度，采用方案二。

二．具体方案：DDS数字信号由Altera公司Cyclone III系列的EP3C16F484C6芯片产生。

此芯片具有成本低、逻辑单元多等特点。

配合DE0开发板上的数码管、拨码开关及按键，可以调节DDS 信号的频率、幅度以及种类。

产生的DDS数字信号通过高速DA转换器DAC900转为模拟信号。

由于DAC900为电流型DAC，固采用运算放大器OPA2690进行I—V变换，然后通过无源和有源的滤波电路，滤去DDS信号中的高频分量，使信号更加理想。

系统的结构图2.1所示。

图2.1三．电路设计与参数计算3.1 DDS基本原理介绍与精度分析Direct Digital Synthesizer (DDS) 即直接数字合成技术，是采用数字技术产生波形的一种频率合成技术。

基本思想就是预先保存一个周期正弦波信号的幅度值（如正弦表）。

再根据用户设定的不同频率，以不同的速度（在正弦表中取值的步进）将这个周期的正弦波信号发送出去，通过离散的幅度值合成正弦信号，具体实现的过程如图3.1所示。

2 基本原理2.1 直接数字频率合成器直接数字合成（Direct Digital Synthesis，简称DDS）技术是从相位概念出发，直接对参考正弦信号进行抽样，得到不同的相位，通过数字计算技术产生对应的电压幅度，最后滤波平滑输出所需频率。

2.1.1 DDS工作原理下面，通过从相位出发的正弦函数产生描述DDS的概念。

图1表示了半径R为1的单位圆，半径R绕圆心旋转与X轴的正方向形成夹角θ(t)，即相位角。

图1 单位圆表示正弦函数S= R sinθ(t)DDS的原理框图如图2所示。

图中相位累加器可在每一个时钟周期来临时将频率控制字（FTW）所决定的相位增量M累加一次，如果记数大于2N，则自动溢出，而只保留后面的N位数字于累加器中[9]。

图2 DDS原理框图DDS的数学模型可归结为：在每一个时钟周期Tc内，频率控制字M与N比特相位累加器累加一次，并同时对2N取模运算，得到的和（以N位二进制数表示）作为相位值，以二进制代码的形式去查询正弦函数表ROM，将相位信息转变成相应的数字量化正弦幅度值，ROM输出的数字正弦波序列再经数模转换器转变为阶梯模拟信号，最后通过低通滤波器平滑后得到一个纯净的正弦模拟信号。

由于ROM表的规模有限，相位累加器一般仅取高位作为寻址地址送入正弦查询表获得波形幅度值。

正弦查询表中以二进制数形式存入用系统时钟对正弦信号进行采样所得的样值点，可见只需改变查询表内容就可实现不同的波形输出。

2.1.2 DDS的结构DDS的基本结构包括相位累加器、正弦查询表（ROM）、数模转换器（DAC）和低通滤波器（LPF），其中从频率控制字到波形查询表实现由数字频率值输入生成相应频率的数字波形，其工作过程为：⑴确定频率控制字M；⑵在时钟脉冲fc的控制下，该频率控制字累加至相位累加器生成实时数字相位值；⑶将相位值寻址ROM转换成正弦表中相应的数字幅码。

模块DAC实现将数字幅度值高速且线性地转变为模拟幅度值，DDS产生的混叠干扰由DAC之后的低通滤波器滤除]7[。

基于DDS技术的任意波形发生器研究与设计1 DDS概述1．1 DDS基本原理直接数字合成技术(Direet Digital Synthesis，简称DDS)是建立在采样定理基础上，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，然后通过查表读取数据，再经D／A转换器转换为模拟量，将保存的波形重新合成出来。

DDS基本原理框图如图1所示。

由图l看出，除了滤波器(LPF)之外，DDS系统都是以数字集成电路实现，因此DDS 系统易于集成和小型化。

DDS系统的参考时钟源通常是一个具有高稳定性的晶体振荡器，整个系统的各个组成部分提供同步时钟。

频率字(FSW)实际上是相位增量值(二进制编码)，作为相位累加器的累加值。

相位累加器在每一个参考时钟脉冲输入时，累加一次频率字，其输出相应增加一个步长的相位增量。

由于相位累加器的输出连接在波形存储器(ROM)的地址线上，因此其输出的改变就相当于查表。

这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值(二进制编码)经查找表查出。

ROM的输出送到D／A转换器，经D／A转换器转换成模拟量输出。

1．2 DDS的基本参数及其计算在系统时钟脉冲的作用下，相位累加器不停累加，即不停查表，把波形数据送到D／A 转换器转换成模拟量输出，从而合成波形。

滤波器则进一步平滑D／A转换器输出的近似正弦波的锯齿阶梯波，同时衰减不必要的杂散信号。

设频率字(FSW)的值为d，系统时钟频率为f，相位累加器的字长为N，则系统的输出频率为：2 任意波形发生器的设计方案基于DDS技术的任意波形发生器主要由微处理器控制模块、键盘与显示模块、DDS通道的FPGA实现模块、D／A转换模块以及滤波器模块组成。

同时片外扩展了4 KB程序存储器SRAM和6 KB数据存储器ROM，分别用于存储波形抽样数据和3种标准输出波形抽样数据。

本系统设计原理如图2所示。

2．1 微处理器控制模块采用AT89C5l单片机完成数据处理和控制其他电路工作。

用DDS实现一个波形发生器1、实验课题：用DDS实现一个波形发生器，可以产生正弦波，方波，三角波三种周期性波形。

2、功能概述：用DDS实现一个波形发生器，可以产生正弦波，方波，三角波三种周期性波形。

3、总体结构：图3-1.总体结构图4、接口描述:相位累加器：在时钟的作用下，进行相位累加。

波形存储器：进行波形的相位—幅值转换。

频率预制与调节电路的作用：实现频率控制量的输入。

D/A转换器：把已经合成的正弦波的数字量转换成模拟量。

滤除生成的阶梯形正弦波中的高频成分，将其变成光滑的正弦波。

5、技术指标：模块代码：module dds_ver( clk_50MHz,fout,change,freq,key0 );input clk_50MHz; //输入50MHz的全局时钟input[1:0] change; //定义输入变量，用来切换输出波形，一共4个档位input [2:0] freq; //定义输入变量，用来改变输出信号的频率，一共8个档位output [7:0] fout; //输出8为rom的值，用来驱动DA转化芯片，输出波形input key0; //定义输入变量，用来改变幅值计数器的值，从而改变幅值//调用FPGA芯片集成的锁相环模块，让输出的波形相位更稳定pll pll_inst (.inclk0 ( clk_50MHz ),.c0 ( clk_pll ) );wire [7:0] fout; //分频功能，根据输入变量的不同实现不同的分频，用于读取rom的步长reg clk;reg [15:0] cnt;always @(posedge clk_pll) //利用计数器实现任意分频begin if(cnt==(50*(freq+1))) //设定频率控制字节begincnt=0;clk=~clk;endelsecnt=cnt+1;end //调幅功能，输入key0更变计数器cntvol的值，从而更变输出信号的幅度reg [2:0] cntvol;always@(negedge key0)beginif (cntvol>=1&&cntvol<7)cntvol<=cntvol+1'd1;else cntvol<=1'b1;end //地址累加器，实现地址的分段累加，从而实现四种不同波形的切换输出reg [5:0] addr;always @(posedge clk)beginbeginif(change==0)beginif(addr>=0&&addr<15) //切换正弦波addr=addr+1;elseaddr=0;endelse if(change==1)beginif(addr>=16&&addr<31) //切换方波addr=addr+1;elseaddr=16;endelse if(change==2)beginif(addr>=32&&addr<47) //切换正三角波addr=addr+1;elseaddr=32;endelse if(change==3)beginif(addr>=48&&addr<63) //切换反三角波addr=addr+1;elseaddr=48;endend end。

DDS原理及基于FPGA的实现DDS（Direct Digital Synthesis）全称直接数字合成，是一种数字合成功能信号发生器的工作原理。

它是通过根据一些固定的参考信号，加上一个可控的数字增量，形成一个频率可调的数字信号。

DDS工作原理及路线图：DDS的核心是一个数字控制的累加器和一个查找表。

其具体实现如下所示：1.预先存储波形表：首先，需要在DSP处理器或FPGA中事先存储好波形表（一般是一个周期的波形值），该波形表由特定的设计方法生成，例如正弦函数合成、加窗等。

2.相位累加器：DDS在每个时钟周期内累加相位增量。

具体来说，它将前一周期的相位值与当前周期的相位增量相加，并将结果存储在一个相位累加器中。

3.相位查找：相位查找操作通过查找表来实现。

在每个时钟周期中，DDS从查找表中根据相位累加器的值来获取对应的波形数值。

4.数字输出：DDS将查找表中获取的波形数值直接转换为模拟输出信号的幅度。

基于FPGA的DDS实现：DDS在FPGA上实现具有以下优点：灵活性高、资源利用率高、功耗低、随机存取等。

基于FPGA的DDS实现主要包括以下几个关键步骤：1.数字波形表生成：使用FPGA的片上RAM（BRAM）或外部存储器存储一个周期的数字波形表。

2.相位累加器：DDS的核心是一个相位累加器，可以使用FPGA的片上计数器或者DSP48E资源实现，实现相位的累加。

3.查找表选择：DDS使用查找表来获取波形数值，可以根据需求选择合适的查找表，如ROM、LUT等，FPGA提供了不同的资源来实现查找表。

4.数字输出：DDS通过数字转模拟转换器（DAC）将输出信号转换为模拟信号。

FPGA通常具有丰富的IO资源，可直接与DAC连接。

5.控制接口：DDS通常需要提供一些控制接口，允许外部调整频率、相位、振幅等参数。

FPGA可以提供适当的接口，如基于UART或SPI的串行接口、基于GPIO的并行接口等。

总结：DDS是一种基于数字合成的信号发生器原理，通过累加器和查找表实现信号的频率可调。

一、DDS的基本原理DDS的全称Direct Digital Synthesizer（直接数字合成），是一种以采样定理为基础，从相位出发，直接采用数字技术产生波形的一种频率合成技术。

DDS频率合成器主要由参考时钟、相位累加器、波形存储表（ROM）、DAC转换器和模拟低通滤波器等组成。

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。

DDS任意波形发生器框图如图1所示。

图1 直接数字频率合成器原理框图相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成，其原理框图如图2所示。

它是实现DDS的核心。

每来一个时钟脉冲CLK，N位加法器将频率控制字K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字K相加；另一方面以相加后的结果形成正弦查询表的地址,取出表中与该相位对应的单元中的幅度量化正弦函数值，作为取样地址值送入幅度/相位转换电路。

这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值(二进制编码)经查找表查出，完成相位到幅值转换。

波形存储器的输出送到D/A转换器，D/A转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号。

图2 相位累加器原理框图由此可以看出，相位累加器在每一个时钟脉冲输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位。

当相位累加器加满量时就会产生一次溢出，溢出频率就是DDS输出的信号频率。

相位累加器的最大计数长度与正弦查询表中所存储的相位分隔点数相同，在取样频率(由参考时钟频率决定)不变的情况下，由于相位累加器的相位增量不同，将导致一周期内的取样点数不同，输出信号的频率也相应变化。

如果设定累加器的初始相位，则可以对输出信号进行相位控制。

由采样原理可知，如果使用两个相同的频率合成器，并使其参考时钟相同，同时设定相同的频率控制字、不同的初始相位，那么在原理上就可以实现输出两路具有一定相位差的同频信号。

DDS系统结构原理——信号发生器基本系统DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）系统是一种通过数字方式来生成模拟信号的系统。

信号发生器（脉冲发生器）是DDS系统中的一个基本系统，用于产生脉冲信号。

下文将介绍DDS系统的结构原理以及信号发生器的基本系统。

1.数字控制部分：数字控制部分负责生成和控制DDS系统的输入信号。

它由一个时钟模块以及一系列数字控制逻辑电路组成。

时钟模块以固定的频率发出时钟信号，供其他逻辑电路使用。

数字控制逻辑电路根据用户设置的参数，生成控制相位累加器以及数模转换器的控制信号。

2.相位累加器：相位累加器是DDS系统中的核心部分，用于生成数字信号的相位信息。

相位累加器接收数字控制逻辑电路发出的控制信号，并根据控制信号对相位进行累加。

相位累加器使用一个计数器和一个累加器来实现。

计数器根据时钟信号递增，累加器将计数器的值加上一个可编程的相位增量，得到一个新的相位值。

相位累加器产生的相位信息用于表示输出信号的频率。

3. 数模转换器：数模转换器将相位累加器产生的数字信号转换为模拟信号输出。

数模转换器根据相位累加器的输出信号，查找一个存储器中存储的幅度信息，并将幅度信息转换为模拟信号输出。

数模转换器通常使用一个查找表（lookup table）来存储幅度信息。

查找表中的每个地址对应一个幅度值，数模转换器根据相位累加器的输出值作为地址，查找对应的幅度值。

信号发生器的基本系统：信号发生器是DDS系统中的一个基本系统，用于产生脉冲信号。

它由脉冲宽度控制电路、脉冲重复频率控制电路和脉冲幅度控制电路组成。

1.脉冲宽度控制电路：脉冲宽度控制电路用于控制脉冲的宽度。

它接收数字控制逻辑电路发出的控制信号，并根据控制信号生成一个可编程的脉冲宽度。

脉冲宽度控制电路通常使用一个计数器和一个比较器来实现。

计数器根据时钟信号递增，当计数值达到比较器设定的脉冲宽度值时，比较器输出一个脉冲宽度结束的控制信号。

基于DDS的波形发生器设计0引言随着信息技术的发展及测试对象不断丰富，现代电子系统对波形发生器也提出了更高的要求。

传统的模拟信号发生器已经不能满足客观要求，急需能产生用户定义波形的仪器。

伴随电子测量技术与计算机技术的紧密结合，一种新的信号发生器——任意波形发生器应运而生，它可产生由用户定义的任意复杂的波形，因而具有广阔的应用发展前景。

目前设计波形发生器的方法通常有三种：(1)传统的直接频率合成技术(DS)。

该类方法能实现快速频率变0 引言随着信息技术的发展及测试对象不断丰富，现代电子系统对波形发生器也提出了更高的要求。

传统的模拟信号发生器已经不能满足客观要求，急需能产生用户定义波形的仪器。

伴随电子测量技术与计算机技术的紧密结合，一种新的信号发生器——任意波形发生器应运而生，它可产生由用户定义的任意复杂的波形，因而具有广阔的应用发展前景。

目前设计波形发生器的方法通常有三种：(1)传统的直接频率合成技术(DS)。

该类方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。

但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致其结构复杂、体积庞大、成本昂贵，而且容易产生过多杂散分量。

(2)锁相环式频率合成器(PLL)。

该类技术具有良好窄带跟踪特性，可选择所需频率信号，抑制杂散分量，且省去大量滤波器，有利于集成化和小型化。

但由于锁相环本身是个惰性环节，锁定时间较长，因而频率转换时间较长，且由模拟方法合成的正弦波的参数(如幅度、频率和相位等)都难以定量控制。

(3)直接数字式频率合成器(Direct Digital Fre-quency，DDS)。

该类方法具有高频率稳定度、高频率分辨率以及极短的频率转换时间。

此外，全数字化结构便于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度均可实现程控，而且理论上能够实现任意波形。

1 DDS基本原理和特点1．1 DDS基本原理直接频率合成技术实际上是通过将存储的波形数据，通过特定算法，经过高速D／A转换器转换成所需要模拟信号的数字合成技术。

dds的原理DDS的原理。

DDS（Direct Digital Synthesis）是一种用于产生数字信号的技术，它通过数字方式直接生成波形，而不需要使用传统的模拟信号发生器。

DDS的原理基于数字信号处理技术，其核心是数字控制的相位累加器和数字控制的振荡器。

下面将详细介绍DDS的原理。

首先，DDS的核心是相位累加器。

相位累加器是一个计数器，它以一定的增量不断累加，当累加值超过一个周期的时候，相位累加器会重新开始计数。

相位累加器的输出被用作振荡器的相位控制输入，通过改变相位累加器的累加速度，可以改变振荡器的输出频率。

这样，我们就可以通过控制相位累加器来实现对输出波形频率的精确控制。

其次，DDS的振荡器是一个数字控制的振荡器，它接受相位累加器的输出作为相位控制输入，并根据相位控制输入来产生特定频率的输出波形。

振荡器可以采用不同的数字信号处理技术，比如查表法、插值法等，来实现高精度、低失真的波形生成。

另外，DDS还包括数字到模拟转换器（DAC），它将数字振荡器的输出转换为模拟信号。

DAC的性能直接影响了DDS系统的输出质量，因此需要选择高性能的DAC芯片，并进行精确的校准和补偿，以保证输出信号的准确性和稳定性。

总的来说，DDS的原理是通过数字控制相位累加器和数字控制振荡器来实现对输出波形频率的精确控制，同时利用高性能的DAC将数字信号转换为模拟信号。

相比传统的模拟信号发生器，DDS技术具有频率分辨率高、频率稳定性好、调频速度快、波形灵活可编程等优点，因此在通信、雷达、医疗等领域得到了广泛的应用。

综上所述，DDS技术的原理基于数字信号处理，通过精密的相位累加器和数字控制振荡器实现对输出波形频率的精确控制，是一种高性能、灵活可编程的信号发生技术。

希望本文能够帮助读者更好地理解DDS的原理和应用。

相位累加器（N比特）正弦查询表（ROM）数模转换（DAC）低通滤波器（LPF）时钟（fc ）频率（f0）控制字（M）输出2 基本原理2.1 直接数字频率合成器直接数字合成（Direct Digital Synthesis，简称DDS）技术是从相位概念出发，直接对参考正弦信号进行抽样，得到不同的相位，通过数字计算技术产生对应的电压幅度，最后滤波平滑输出所需频率。

2.1.1 DDS工作原理下面，通过从相位出发的正弦函数产生描述DDS的概念。

图1表示了半径R为1的单位圆，半径R绕圆心旋转与X轴的正方向形成夹角θ(t)，即相位角。

图1 单位圆表示正弦函数S= R sinθ(t)DDS的原理框图如图2所示。

图中相位累加器可在每一个时钟周期来临时将频率控制字（FTW）所决定的相位增量M累加一次，如果记数大于2N，则自动溢出，而只保留后面的N位数字于累加器中[9]。

图2 DDS原理框图DDS的数学模型可归结为：在每一个时钟周期Tc内，频率控制字M与N比特相位累加器累加一次，并同时对2N取模运算，得到的和（以N位二进制数表示）作为相位值，以二进制代码的形式去查询正弦函数表ROM，将相位信息转变成相应的数字量化正弦幅度值，ROM输出的数字正弦波序列再经数模转换器转变为阶梯模拟信号，最后通过低通滤波器平滑后得到一个纯净的正弦模拟信号。

由于ROM表的规模有限，相位累加器一般仅取高位作为寻址地址送入正弦查询表获得波形幅度值。

正弦查询表中以二进制数形式存入用系统时钟对正弦信号进行采样所得的样值点，可见只需改变查询表内容就可实现不同的波形输出。

2.1.2 DDS的结构DDS的基本结构包括相位累加器、正弦查询表（ROM）、数模转换器（DAC）和低通滤波器（LPF），其中从频率控制字到波形查询表实现由数字频率值输入生成相应频率的数字波形，其工作过程为：⑴确定频率控制字M；⑵在时钟脉冲fc的控制下，该频率控制字累加至相位累加器生成实时数字相位值；⑶将相位值寻址ROM转换成正弦表中相应的数字幅码。

DDS波形发生器电路原理及功能DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字综合）波形发生器是一种用于产生各种波形信号的电路，采用数字信号直接合成器的方式实现。

它通过对数字信号进行相位、频率和幅度的处理，可以产生几乎任何形状的波形信号，包括正弦波、方波、锯齿波、三角波等。

DDS波形发生器广泛应用于信号发生、音频处理、测试测量等领域。

DDS波形发生器电路的原理主要基于数字信号处理技术，其关键部件包括振荡器、数字控制器和数字模拟转换器（DAC）。

振荡器用于产生高精度的时钟信号，数字控制器通过计算或指定相位、频率和幅度信息，生成数字信号，DAC将数字信号转换为模拟信号输出。

具体来说，DDS波形发生器电路主要包括以下几个部分：1.振荡器：振荡器采用高频稳定的晶振或DDS芯片产生时钟信号，通常采用32位或更高位的计数器进行频率分频，可以产生高精度的时钟信号供数字控制器使用。

2.数字控制器：数字控制器是DDS波形发生器的核心部件，负责根据用户指定的频率、相位和幅度信息生成数字信号。

通常采用FPGA或DSP 芯片实现，具有高速运算和灵活性的优点。

3.相位累加器：相位累加器用于对输入的频率信息进行相位积累，通过不断累加相位增量，实现信号相位的连续变化。

相位累加器通常采用二进制计数器或累加寄存器实现。

4.波形表：波形表是存储各种波形信号样本值的存储器，用于生成不同形状的波形信号。

用户可以事先定义好波形表中的样本值，数字控制器根据需要读取波形表中的数据进行波形合成。

5.数字模拟转换器（DAC）：DAC将数字信号转换为模拟信号输出，通常采用高速、高分辨率的DAC芯片实现。

DAC的性能直接影响波形发生器的输出质量，包括信号失真、波形精度和动态范围等参数。

以上是DDS波形发生器电路的基本原理及主要部件，其工作流程如下：1.用户指定频率、相位和幅度信息，输入到数字控制器中。

2.数字控制器根据用户输入的信息计算相位增量，并将相位信息与波形表中的样本值相结合，生成数字信号。

2008年8月第27卷第8期应用天地中国科技核心期刊基于DDS 的可编程的波形发生器刘洪利(上海电力学院计算机与信息工程学院　上海　200090)摘　要:本文主要介绍了基于DDS 的波形发生器的硬件电路和工作原理。

该波形发生器是由单片机控制其外围电路产生频率、幅度均可程控的正弦波、方波,频率输出范围为0～600k Hz ,分3个频段:0～2k Hz ,步进值为1Hz ;2～50k Hz ,步进值为50Hz ;50～600k Hz ,步进值为100Hz 。

峰-峰值为50V ,步进值为0.2V 。

误差非常小,该方案设计合理,能满足实际要求。

关键词:单片机;波形发生器;直接数字频率合成中图分类号:TP216+.2 文献标识码:AProgramm able w aveform generator based on DDSLiu Hongli(School Computer and Information Engineering ,Shanghai University of Electric Power ,Shanghai 200090)Abstract :This paper mainly introduces t he working principle and hardware circuit of t he waveform generator ,which iscontrolled by SCM ,can produce programmable waveform (such as sin wave and squareness wave )in frequency and mag 2nit ude.The waveform generator can produce safe waveform from 0to 600k Hz.It is divided into t hree frequency sec 2tions :0～2k Hz ,step by 1Hz ,2～50k Hz ,step by 50Hz and 50～600k Hz ,step by 100Hz.The peak 2to 2peak value of waveform is 50V ,step by 0.2V ,t he error is very small.The result shows t he design can completely satisfy t he require 2ment s.K eyw ords :SCM ;waveform generator ;DDS　作者简介:刘洪利(19772),女,讲师,从事教学工作。

dds信号发生器原理DDS信号发生器原理DDS信号发生器，即直接数字频率合成技术（Direct Digital Synthesis），是一种用于产生高精度、高稳定度的周期性信号的设备。

它广泛应用于电子测试、通信、测量以及科学研究等领域。

本文将从原理的角度介绍DDS信号发生器的工作原理及其优势。

一、原理概述DDS信号发生器的原理基于数字频率合成技术，它通过数字方式产生信号，相比于传统的模拟方式，在频率和相位的精度、调制能力等方面具有更大的优势。

其基本原理如下：1. 频率控制器：DDS信号发生器内部有一个频率控制器，它用于确定输出信号的频率。

频率控制器通常由一个晶振或参考信号源提供参考频率，然后经过频率分频器、多路选择器等模块，最终生成所需的输出频率。

2. 数字信号发生器：DDS信号发生器内部还有一个数字信号发生器，它用于产生数字信号。

数字信号发生器通常由一个相位累加器和一个查表器组成。

相位累加器负责累加相位，查表器根据累加器的值查找对应的幅值，从而实现信号的产生。

3. 数模转换器：DDS信号发生器的输出通常是一个数字信号，为了将其转换为模拟信号，需要通过一个数模转换器。

数模转换器将数字信号转换为模拟信号，然后经过滤波器等模块进行进一步处理，最终得到所需的模拟输出信号。

二、工作原理DDS信号发生器的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 设置频率：用户通过界面或命令设置所需的输出频率，这个频率会被输入到频率控制器中。

2. 相位累加：频率控制器接收到用户设置的频率后，将其转换为相位累加的速度。

相位累加器开始从初始相位开始逐渐累加，累加的速度由频率控制器控制。

3. 查表输出：相位累加器的输出值会作为查表器的输入，查表器根据输入值在查表表格中查找对应的幅值，并输出。

4. 数模转换：查表器的输出是一个数字信号，为了得到模拟输出信号，需要通过数模转换器进行转换。

数模转换器将数字信号转换为模拟信号，并经过滤波器等模块进行进一步处理。

附表1：广州大学学生实验报告开课学院及实验室：物理与电子工程学院-电子楼317室2016年 5 月23 日学院物电年级、专业、班姓名Jason.P 学号实验课程名称EDA技术实验成绩实验项目名称用直接数字合成器（DDS）实现正弦波形发生器设计指导教师一、实验目的：学习利用EDA技术、FPGA和直接数字合成器的原理设计一正弦波形发生器。

二、实验内容：1、实验基本原理与功能：DDS技术是一种把一系列数字形式的信号通过DAC转换成模拟形式的信号合成技术，目前使用最广泛的一种DDS方式是利用高速存储器作查找表，然后通过高速DAC输出已经用数字形式存入的正弦波。

；.；.电路原理图的顶层设计说明：1)1、32位加法器add。

由LPM_ADD_SUB宏模块构成。

设置了2阶流水线结构，使其在时钟控制下有更高的运算速度和输入数据稳定性。

2)2、32位寄存器ff。

由LPM_FF宏模块担任。

add与ff构成一个32位相位累加器。

其高10位A[31..22]作为波形数据ROM的地址。

3)3、正弦波形数据ROM。

正弦波形数据ROM模块sin_rom的地址线和数据线位宽都是10位。

这就是说，其中的一个周期的正弦波数据有1024个，每个数据有10位。

其输出可以接一个10位的高速DAC；如果只有8位DAC，可截去低2位输出。

ROM中的.mif数据文件可由Guagle_wave.exe 软件获得。

4)4、频率控制字输入B[17..10]。

本来的频率控制字是32位的，但为了方便实验验证，把高于17和低于10的输入位分别预先设置成0或1。

5)DAC驱动数据口DAC[9..0]。

四、仿真结果：；.；.仿真波形随着频率字B[17..0]的加大，电路中ROM的数据输出的速度也将提高。

如当B[17..0]=0x20、0x40、0x60时，DAC输出数据的速度有很大不同。

五、引脚锁定：六、硬件测试结果：；. 下载程序到目标机实物连接图DAC输出的正弦波七、实验心得:通过本次实验使我对DSS信号发生器的构成及工作原理有了一定的理解，同时也对前面实验的内容进行了一次较为全面的温习，对顶层电路原理图的设计，波形仿真以及宏模块的创建流程有了更加深入的体会。