【摘要】：DDS技術(shù)廣泛應(yīng)用于實時模擬仿真的高精度信號、各種復(fù)雜方式的信號調(diào)制、頻率精調(diào)及理想的頻率源等領(lǐng)域中。本文完成了基于FPGA的128路隔離型高精度DDS的設(shè)計,所實現(xiàn)的128路隔離型高精度DDS信號源服務(wù)于中國兵器集團(tuán)某研究所的彈載遙測綜合測試系統(tǒng)。首先在對DDS的基本結(jié)構(gòu)和工作原理分析的基礎(chǔ)上,確立了整體設(shè)計方案及軟硬件功能的劃分,即系統(tǒng)由上位機(jī)、下位機(jī)、DDS模塊及其外圍電路組成,上位機(jī)采取RS485總線對下位機(jī)及硬件進(jìn)行控制,實現(xiàn)DDS波形信號的設(shè)置與輸出。然后根據(jù)軟硬件設(shè)計方案分別對128路DDS的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。硬件設(shè)計采取先完成基于EP2C20F484C8的DDS主模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模塊、低通濾波器、功率放大電路等模塊設(shè)計構(gòu)成的單路DDS,再按照16組,每組8路的組合方式組成128路DDS,其中各組信號源擁有獨立的電源和參考地,并進(jìn)行隔離,每組內(nèi)部的8路信號進(jìn)行共地處理,集成在一個DDS板卡中,8路信號通過開關(guān)矩陣實現(xiàn)模擬激勵信號源的通道切換。軟件設(shè)計根據(jù)自行制定的通信協(xié)議,通過μCOS移植、DDS相關(guān)參數(shù)算法分析等完成下位機(jī)軟件設(shè)計,并基于C++完成上位機(jī)控制軟件設(shè)計。最后完成系統(tǒng)的實現(xiàn)和性能測試。在分析印刷電路板設(shè)計中的相關(guān)考慮之后,依據(jù)輕量型、便攜性的設(shè)計原則,對系統(tǒng)電路進(jìn)行按功能模塊進(jìn)行劃分,并設(shè)計出各印刷電路板,焊接裝配得到整臺設(shè)備。經(jīng)測試,本設(shè)計實現(xiàn)了通過上位機(jī)進(jìn)行控制和參數(shù)配置使得128路相互隔離通道中的一路或多路DDS獨立輸出,可產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、直流信號、上升和下降鋸齒波等六種波形,輸出波形的頻率、幅度、方波占空比可變,信號輸出頻率范圍在0~8KHz,相位/方波占空比范圍:0~100%,頻率分辨率達(dá)到0.023283Hz,信號輸出精度±0.2%FS,輸出幅度最高為70Vp-p。性能測試結(jié)果證明本系統(tǒng)達(dá)到各項設(shè)計指標(biāo)要求。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ765.4
【圖文】：

依據(jù)指標(biāo)要求完成總體設(shè)計方案，以便進(jìn)行具體的軟硬件設(shè)計。2.1 DDS 基本結(jié)構(gòu)DDS 理論基于相位的概念,依據(jù) Nyquist 采樣定理，可以對連續(xù)正弦波信號在一周期內(nèi)沿相位軸方向，以相同的相位間隔進(jìn)行相位/幅度采樣，得到這個周期信號的離散相位/幅度序列，然后通過對得到的模擬幅度進(jìn)行數(shù)字量化及編碼，就可以把 1 周期正弦信號轉(zhuǎn)換成離散的二進(jìn)制數(shù)值，存儲在 ROM 中，存儲單元的地址和內(nèi)容分別對應(yīng)相位取樣地址和量化后的正弦波幅度值。DDS 工作時，首先根據(jù)地址讀取寄存器內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，再經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換，所得到的階梯型輸出電壓通過低通濾波器的平滑處理后，最終得到所需的波形，而通過控制相位的變化速度,可實現(xiàn)信號頻率的改變。DDS 的基本結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，它主要由相位累加器、加法器、波形數(shù)據(jù)存儲器(ROM)、D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器和低通濾波器(LPF)構(gòu)成。

北京工業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文信號輸出頻率范圍：0～8KHz；信號輸出幅值范圍：-35V～+35V；相位/方波占空比范圍：0～100%；信號輸出精度：±0.2%FS.2.3.2 設(shè)計方案結(jié)合任務(wù)要求和國軍標(biāo) 383“遙測系統(tǒng)及分系統(tǒng)測試方法”，系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架如圖 2-4 所示。

北京工業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文于以上考慮，再通過對時鐘頻率、供電需求等方面綜合衡量，最終tera公司Cyclone II系列中的EP2C20F484C8作為本系統(tǒng)的核心FPGA相關(guān) EDA 工具 Quartus IIuartus II 是由 Altera 公司的推出的一套用于 SOPC 的集成開發(fā)環(huán)境[4 所示。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾大雄,平家彪,郭忠華;電感隔離型馬克思發(fā)生器同步性能的研究[J];高壓電器;1984年02期

2 劉福鑫;阮潔;阮新波;楊東升;李艷;;采用交變脈沖電源單元的隔離型多輸入直流變換器[J];電工技術(shù)學(xué)報;2012年07期

3 蘇斌;杭麗君;楊滔;楊仲望;呂征宇;錢照明;;新型單級隔離型軟開關(guān)功率因數(shù)變換器[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2008年03期

4 ;低壓系列隔離型DC／DC變換器[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2005年10期

5 曾大雄;郭忠華;平家彪;;電感隔離型Marx發(fā)生器的研究[J];核科學(xué)與工程;1983年03期

6 李彩俠;王毅;;一種基于LM3485芯片的雙路非隔離DC/DC變換器的設(shè)計[J];電子元器件應(yīng)用;2008年06期

7 ;隔離和非隔離型高功率、高電壓DC／DC控制器 由凌力爾特公司提供的高性能模擬解決方案[J];電子設(shè)計技術(shù);2007年03期

8 戴維德;;1W超薄隔離型DC/DC模塊及其應(yīng)用[J];今日電子;2009年04期

9 黃弋;周菁;;隔離型DC/DC在高壓電壓電流源設(shè)計中的應(yīng)用[J];電子測試;2012年12期

10 夏澤中;任大慶;任薛蓓;楊榮德;;新型單級隔離型PWM變換器及其控制研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(信息與管理工程版);2012年05期

相關(guān)會議論文 前4條

1 奚淡基;徐德鴻;沈國橋;;電壓注入隔離型DC/DC變換器的比較[A];浙江省電源學(xué)會第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

2 馬洪飛;張波;丘東元;;一種負(fù)電壓輸出隔離型高增益Boost變換器[A];第七屆中國高校電力電子與電力傳動學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

3 孫龍林;張興;許頗;趙為;曹仁賢;;單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中共模電流抑制的研究[A];2008中國電工技術(shù)學(xué)會電力電子學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

4 楊曉萍;馮帆;段先鋒;;變壓器隔離型DSTATCOM在不平衡系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];中國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 上海 虞榮生;用CD4069制作隔離型電子開關(guān)電路[N];電子報;2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王勤;單原邊繞組隔離型多輸入變換器的研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張東陽;基于移相全橋的隔離型單級PFC-DC/DC變換器研究[D];燕山大學(xué);2015年

2 楊峻;非隔離型光伏電站并網(wǎng)直流分量抑制方法研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2015年

3 張濤;兩繞組高精度隔離型LED驅(qū)動芯片設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2014年

4 柳楊;隔離型雙向全橋DC/DC變換器優(yōu)化控制研究[D];重慶大學(xué);2015年

5 谷泓杰;隔離型雙向全橋DC-DC變換器研究[D];浙江大學(xué);2016年

6 張冬雷;基于MMC的隔離型DC-DC變換器的研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

7 張毅;隔離型模塊化多電平DC-DC變換器的設(shè)計和控制策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

8 袁大為;隔離型高精度DDS設(shè)計與實現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年

9 唐潞;隔離型有源功率因數(shù)校正電路的設(shè)計[D];中國海洋大學(xué);2008年

10 王騰飛;變壓器隔離型DSTATCOM及其控制技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué);2012年

本文編號：2767255