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基于FPGA的实验室可重构信号源的设计

作者:时间:2013-05-15来源:网络收藏

3.3 D/A转换及调幅电路
如图5所示,将波形存储ROM的输出通过D/A转换电路转换为模拟信号,通过算法实现幅度控制并设置独立按键执行微调,再通过滤波电路滤波,即可得到所需的波形。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/189605.htm

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3.4 功率放大模块
由于输出信号的功率较小,输出有负载时,会有较大失真,带负载能力差,要考虑到功率放大,对输出的信号进行放大。设计中功率放大采用功率放大芯片TDA2030A实现,TDA2030A是意法半导体公司生产的单声道功放IC,该IC体积小巧、输出功率大、静态电流小、动态电流大、负载能力强,既可带动4~16 Ω的负载,某些场合又可带动2 Ω甚至1.6 Ω的低阻负载,且性价比高,具体电路如图6所示。
3.2 DDS的实现电路设计
DDS系统包括相位增量寄存器、相位累加器、地址寄存器、波形存储器、时钟倍频器及地址发生部分等模块,内部所有模块用Verilog语言编写或调用QuartusⅡ中的已有lpm库文件。系统顶层设计用原理图的方式进行模块间的连接,具体电路如图4所示。当改变波形存储器中波形数据时,也就改变了输出波形,可以通过波形选择按钮分别输出正弦波、方波、三角波3种波形。
3.3 D/A转换及调幅电路
如图5所示,将波形存储ROM的输出通过D/A转换电路转换为模拟信号,通过算法实现幅度控制并设置独立按键执行微调,再通过滤波电路滤波,即可得到所需的波形。
3.4 功率放大模块
由于输出信号的功率较小,输出有负载时,会有较大失真,带负载能力差,要考虑到功率放大,对输出的信号进行放大。设计中功率放大采用功率放大芯片TDA2030A实现,TDA2030A是意法半导体公司生产的单声道功放IC,该IC体积小巧、输出功率大、静态电流小、动态电流大、负载能力强,既可带动4~16 Ω的负载,某些场合又可带动2 Ω甚至1.6 Ω的低阻负载,且性价比高,具体电路如图6所示。

4 软件设计
软件设计采用C语言编写。软件主要由主程序、液晶子程序和按键子程序等组成。软件主流程如图7所示。系统加电后,主程序的功能主要是完成系统初始化,包括液晶、频率幅度等参数的初始化,更新显示数字,循环扫描按键,根据按键输入分别进行频率幅度的设定,通过幅度控制字的设定向DAC输出幅度控制字,通过频率控制字的输入向写频率控制字,从而达到改变输出波形频率和幅值的目的,并在液晶显示器上显示出来。显示效果如图8所示。

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5 结束语
系统采用实现DDS电路,以AT89C51为主控制器,实现了输出频率范围为1 Hz~10 MHz的正弦波、方波、三角波的信号发生器,并且幅值和频率均可调节,其最小步进频率可达1 Hz。测试结果表明,该设计具有频带宽、精度高、性能稳定、成本低和操作界面友好等特点。用这种方法设计的波形发生器只要改变FPGA中ROM的数据,DDS就可以产生任意波形,提高了设计的灵活性,降低了电路的复杂度,减少了电路设计时间和可能发生的错误,具有较高的性价比。

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