基于DDS跳頻信號源的設(shè)計與實現(xiàn)
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2．1 邏輯地址控制單元
在本設(shè)計中，邏輯地址控制單元由一個6級移位寄存器和6位存儲器構(gòu)成。系統(tǒng)時鐘clk經(jīng)過64分頻后得到時鐘clk_64，將clk_64作為邏輯地址控制單元的驅(qū)動時鐘。當一個時鐘clk_64上升沿到來時，r(1：5)=r(0：4)同時
。這樣移位寄存器中的狀態(tài)將改變，并存入存儲器中，得到頻率控制字k(5：0)。2．2 DDS單元
DDS單元為本設(shè)計的核心，由相位累加器和ROM查詢表兩部分組成。在頻率控制字(5：0)的控制下產(chǎn)生相應(yīng)頻率的信號。
2．2．1 相位累加器
相位累加器是DDS的重要的組成部分。被用來實現(xiàn)相位的累加，并將其累加結(jié)果存儲。如果相位累加器的初值為φ0，則經(jīng)過一個時鐘周期后相位累加器值為φ1，即φ1=φ0+k，其中k為頻率控制字。當經(jīng)過n個時鐘周期后φn=φ0+nk?？梢?phi;n為一等差數(shù)列。
在本文中基于FPGA的相位累加器設(shè)計如圖2所示。從圖2中可以看出，相位累加器由一個數(shù)字全加器和一個數(shù)字存儲器構(gòu)成。為了提高DDS輸出頻率的分辨率，一般要求n足夠大，這樣就要求ROM中存儲大量數(shù)據(jù)。但是考慮到硬件資源有限，所以在相位累加器中采用了截短處理，這樣既可保證較小的頻率分辨率，又節(jié)省了硬件資源。
2．2．2 ROM查詢表
ROM中所存儲的數(shù)據(jù)是數(shù)字波形的幅值，在一個系統(tǒng)時鐘周期內(nèi)，相位累加器將輸出一個位寬為L的序列對其進行尋址，經(jīng)過低通濾波器后得到所需要的波形。若相位累加器的輸出序列的位寬L=16，ROM中存儲的數(shù)據(jù)位寬為M=16，可以計算出ROM的存儲量為2L×M=1048576bits，雖然一塊FPGA開發(fā)芯片上提供了大量的ROM，可以顯著提高輸出信號頻率精確度和信號幅值準確性，但這樣會使成本提高、功耗增大。
在保證輸出信號具有良好頻率分辨率的前提下，以產(chǎn)生正弦信號為例，考慮到基于DDS產(chǎn)生的正弦波具有周期性，因此本設(shè)計的ROM中存儲1／4周期正弦波。如圖2所示為存儲1／4周期正弦波形ROM查詢表設(shè)計。利用正弦信號的對稱性，通過改變ROM存儲器地址及對其輸出端控制，最終得到整周期正弦信號。
3 仿真結(jié)果及分析
3．1 DDS單元仿真結(jié)果及分析
3．1．1 仿真參數(shù)
為分析本設(shè)計中DDS所產(chǎn)生頻率的精確度，現(xiàn)使用Xilinx ISE 8．11中DDS IP Core進行對比，在同等仿真參數(shù)條件下，分別對本設(shè)計的DDS和DDS IP Core進行仿真測試。表1中分別給出基于本設(shè)計DDS和DDS IP Core的仿真參數(shù)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155539.htm
3．1．2 仿真結(jié)果及分析
如圖3所示，clk是系統(tǒng)時鐘，new_dds_sine為在頻率控制字k=16時基于本設(shè)計DDS產(chǎn)生的頻率為1．5625MHz(理論值)的正弦波，dds_ip_ core_sine為基于DDS IP Core產(chǎn)生的頻率為1．5625MHz(理論值)的正弦波。
圖4給出在k為1～16時，本設(shè)計的DDS所產(chǎn)生信號的頻率和DDS IP Core所產(chǎn)生信號的頻率與理論頻率值的對比。從圖中可以看出，本設(shè)計DDS所產(chǎn)生的信號頻率與理論頻率值比較接近，且本設(shè)計DDS中ROM查詢表中存儲的點數(shù)少，從硬件的角度考慮更加節(jié)省資源，能耗更低。
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