CPLD系统上信号发生器的设计

摘要：本文使用Quartus II开发平台，设计了一个基于可编程逻辑器件CPLD的多波形信号发生器，该信号发生器可以输出频率和幅度可调的三角波，正弦波和方波。

任意波形模块允许用户输出用户所需的特殊波形，满足教学实验和新实验项目开发中特殊波形的要求。

简介：CPLD复杂可编程逻辑设备是从PAL和GAL设备开发的设备。

它规模较大，结构复杂。

它属于大规模集成电路的范围。

用户可以根据自己的需求构造逻辑功能。

集成电路。

各种波曲线可以通过三角函数方程表示。

1系统设计1.1方案比较方案1：直接频率合成方法直接频率合成技术是使用多个晶体产生不同频率的振荡信号，然后通过具有四个算术功能的混频器，将不同频率的倍频器，分频器和滤波器组合在一起，实现特定频率的产生和输出。

信号。

＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;优点：频率转换时间短，理论上可以产生任意小的频率间隔。

＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;缺点：由于计算出晶体产生的信号，因此其频率间隔不能太大；由于使用了大量的倍频器，分频器和混频器，其输出附着在波形信号上的噪声相对较大；设备庞大，制造成本较高。

方案2：锁相频率合成利用锁相环的良好的窄带跟踪性能，可以将频率精确地锁定在参考频率或其N次谐波上，并且锁定频率与参考频率具有相同的一致频率稳定性，并且具有更高的频率纯度。

它由两部分组成：参考频率发生器和锁相环。

＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;优点：结构简单，输出频率纯度高，容易获得大量离散频率。

＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;缺点：瞬时频率稳定性差，频率转换时间较长。

方案3：直接数字频率合成技术（DDS）直接数字频率合成技术完全摆脱了传统的频率合成技术思想，即频率合成是通过计算相位来实现的。

主要的理论基础是奈奎斯特采样定理对模拟信号进行采样，量化后将其存储在存储器中，然后通过寻址查找表输出波形数据，并经过DAC和滤波后恢复原始波形，以实现频率合成。

＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;优点：该器件采用DDS频率合成技术，具有功耗低，体积小，工作频率范围宽，极高的频率分辨率和极短的频率转换时间。

＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;＆amp; nbsp;缺点：由于设备可用的最高时钟频率的限制，输出频率的上限不能太高。

由相位量化噪声和幅度量化噪声形成的总输出噪声电平非常高。

1.2方案选择以上三种频率合成技术是现代频率合成技术的基础。

它们在性能上具有自己的特征，并且彼此互补。

本文采用的综合这三种技术的方案是：将CPLD开发板与D / A芯片结合使用以输出模拟信号，以实现信号发生器功能。

当用作信号发生器时，它可以产生三种不同的波形：三角波，正弦波和方波，并可以通过开发板上的按钮控制频率和幅度的调整。

1.3方案的总体框图图1显示了系统的总体框图。

在图1中，控制模块包括三个部分：外部输入，命令分析和输出指令。

信号发生器模块还包括三个部分：命令输入，选择波形生成和输出序列。

在选择波形生成中，确定所选波形的程序以及频率和幅度的大小。

2每个模块的功能和实现2.1交互模块交互模块的主要功能