【摘要】：函數(shù)發(fā)生器是一種在測試測量中廣泛應用的多波形信號源,在各類研發(fā)、測試領域有著舉足輕重的地位。因此,設計一款精確度高、穩(wěn)定性好、靈活便捷的函數(shù)發(fā)生器具有很高的應用價值。 目前市面上已有的函數(shù)發(fā)生器種類很多,功能齊全,但是價格昂貴,且對于偽隨機信號等某些特殊需求的激勵信號無法實現(xiàn)。針對生物電子殺滅、食品安全檢測等項目的實際需求,本文設計了一種基于FPGA的復雜函數(shù)發(fā)生器,研究了設計方案的可行性,探討了利用直接數(shù)字頻率合成原理實現(xiàn)任意波形輸出的方法,設計了系統(tǒng)外圍硬件電路,分析了2~n系列偽隨機信號的特點并實現(xiàn)函數(shù)發(fā)生器的輸出,綜合圖像處理知識完成了任意手繪波形的還原輸出,進行MATLAB與Quartus相結合的仿真驗證。 本文共分為六章: 第一章分析了頻率合成技術的發(fā)展趨勢,介紹了可編程邏輯器件的發(fā)展與應用現(xiàn)狀,說明了研制基于FPGA函數(shù)發(fā)生器的意義,指出了本文的研究背景和主要內容。 第二章重點介紹了直接數(shù)字頻率合成器( Direct Digital Frequency Synthesizer,DDS)的基本結構和實現(xiàn)原理,分析了DDS系統(tǒng)的主要性能,比較了實現(xiàn)頻率合成的不同方法,確定了本文的設計方案。 第三章主要介紹了系統(tǒng)外圍硬件電路的設計,包括FPGA配置電路、數(shù)模轉換模塊、選擇性濾波電路和功率放大電路。 第四章介紹了FPGA的邏輯控制部分,完成了時鐘控制模塊設計,設計了流水線相位累加器,最終實現(xiàn)了正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波、2~n系列偽隨機信號、任意手繪波形等各種頻率信號的輸出。 第五章進行了信號仿真驗證,詳細分析了信號雜散和系統(tǒng)誤差,總結了各類誤差對系統(tǒng)輸出精度的影響。 最后結論部分總結了本文的創(chuàng)新和不足。 以直接數(shù)字頻率合成為基本原理,基于FPGA設計的復雜函數(shù)信號發(fā)生器針對生物電子殺滅和食品安全檢測等項目需求,實現(xiàn)2~n系列偽隨機信號以及任意手繪波形的輸出,完善現(xiàn)有函數(shù)發(fā)生器的不足,還具有成本低、功耗低、開發(fā)周期短、設計靈活等優(yōu)點,具有很好的實用價值和廣闊的應用前景。
【圖文】：

LTC1821是一款具有16位并行數(shù)字接口的電壓輸出型D/A轉換器，具有以下特點[37]：（1）有單極性和雙極性兩種工作模式，單極性輸出電壓為-10~0V或0~+10V，，雙極性輸出電壓為-10~+10V；（2）電源電壓范圍寬，在±5~±15V的電壓變化范圍內均能正常工作；（3）轉換精度高，在整個工業(yè)溫度范圍內，兩種工作模式的積分非線性和微分非線性誤差均不超過1LSB；（4）具備極強的抗干擾能力，其內部包含的限變器電路能將干擾脈沖減少到小于2nV·s；（5）快速的建立性能，滿度輸出范圍為10V時，輸出達到1LSB的時間小于2μs；（6）可異步輸人清零，引腳CLR能將輸出直接復位到零。LTC1821芯片含有一個片內精密高速放大器，與反饋電阻結合形成一個精密電流電壓轉換器。這樣設計的優(yōu)點是零點偏移小、噪聲低、建立速度快，可滿足系統(tǒng)輸出精度高、輸出響應速度快等性能要求。

MAX6043是一款精密的溫度范圍為-40~+125℃，能提供精確+10V的基準電壓，輸入電壓最高可達校正電路以及激光調理薄膜電阻，可）和極高的初始精度（0.05%最大值），高分辨率A/D或D/A轉換器。MAX604F容性負載下仍可保持穩(wěn)定工作。由于的應用場合節(jié)省空間資源，并且與電的高性能系統(tǒng)。運放的反饋電容提供頻率補償，減小以保持運放的穩(wěn)定；U3提供穩(wěn)定的參中間點，U4提供REF引腳的驅動。由穩(wěn)定度，在電源和地之間接去耦電容。VCCU2U1
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP346;TN791

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2612880