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伪插值任意波形合成模块设计

作　者: 徐啸林
导　师: 田书林
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 任意波形合成直接数字合成伪插值
分类号: TN741
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在实际的工程应用中,直接数字合成技术的输出指标主要受到相位累加模块,波形数据存储模块和数模转换模块等工作性能的限制。本文从直接数字合成技术的原理出发,针对数模转换模块速度不能满足实际需求这一问题,重点研究了基于伪插值的任意合成模块设计方法,并进一步讨论研究了该方法在任意波形合成技术中的应用。本文首先针对直接数字合成技术,分析了DDWS和DDFS两种直接数字合成方法的原理及其在应用中的优劣,并详细讨论了这两种方法在任意波形合成中的应用。其次,本文讨论了真插值任意波形合成技术的不足之处,针对其缺陷所在,提出了伪插值任意波形合成方法的原理,并从数学角度出发,论证并阐述了多DDS并行伪插值提高任意波形合成的采样率这一理论,时域和频域证明了该方法的可行性。确定了硬件实现方案,介绍了各个模块的功能要求及器件选型依据。再次,本文介绍了伪插值任意波形合成模块各关键电路设计,其中详细分析了针对伪插值方法的特点,时钟模块,波形存储模块和数模转换模块的特别改进之处。本文进而详细阐述了可编程器件内部程序设计,各个模块的数据流向和控制信号设置。最后,本文叙述了伪插值任意波形合成模块的调试和系统分析,给出了调试注意事项和系统验证结果,验证了本方法的可行性及优越性,并提出了目前存在的不足之处。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 设计指标及要求  11
  1.4 本论文主要研究内容和章节安排  11-13
第二章伪插值直接数字波形合成原理及总体方案  13-33
  2.1 直接数字波形合成原理  13-17
    2.1.1 DDWS 直接数字波形合成技术  14-15
    2.1.2 DDFS 直接数字频率合成技术  15-16
    2.1.3 DDWS 和DDFS 的任意波形合成原理比较  16-17
  2.2 基于伪插值的任意波形合成方法  17-26
    2.2.1 真插值任意波形合成原理  17-19
    2.2.2 伪插值任意波形合成原理  19-26
  2.3 总体方案设计  26-32
    2.3.1 基于单片集成化DDS 芯片的方案  27-29
    2.3.2 基于ASCI 芯片实现伪插值合成方法  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章伪插值任意波形合成模块硬件系统设计  33-51
  3.1 电源模块设计  34-35
  3.2 时钟模块设计  35-37
  3.3 波形存储模块电路设计  37-39
  3.4 数模转换模块设计  39-46
    3.4.1 普通工作模式  41
    3.4.2 Mix 工作模式  41-43
    3.4.3 RZ 工作模式  43-46
    3.4.4 AD9747 满量程输出电流设置  46
  3.5 差分转单端电路设计  46-48
  3.6 数据叠加模块电路设计  48-50
  3.7 其他相关电路设计  50
  3.8 本章小结  50-51
第四章功能模块设计  51-66
  4.1 译码模块设计  51-53
  4.2 时钟输入模块设计  53-54
  4.3 累加器模块设计  54-59
    4.3.1 波形存取模块设计  56-58
    4.3.2 DAC 控制模块设计  58-59
  4.4 中央处理模块软件设计  59-62
    4.4.1 写入波形  59-60
    4.4.2 监控程序  60-61
    4.4.3 读出波形  61-62
  4.5 时钟校正分析  62-66
    4.5.1 Quartus II 时序约束  62-65
    4.5.2 AD9954 时钟相位调节  65-66
第五章系统调试与测试  66-71
  5.1 各电路模块调试  66-67
    5.1.1 电源电路调试  66
    5.1.2 累加器模块调试  66-67
    5.1.3 DAC 调试  67
  5.2 测试方法与注意事项  67
    5.2.1 程序下载  67
    5.2.2 FPGA 不工作  67
  5.3 系统验证  67-71
    5.3.1 频率分辨率测试  67-68
    5.3.2 输出波形测试  68-71
第六章结论与展望  71-73
  6.1 论文总结  71
  6.2 本文主要创新点  71-72
  6.3 后续工作的发展方向  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-76
附录  76-77
攻读硕士期间取得的研究成果  77-78

伪插值任意波形合成模块设计

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