[实用新型]基于FPGA的数字信号发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及基于FPGA的数字信号发生器。

背景技术

在电子技术领域，常常需要波形、频率、幅度都可调的电信号，用于产生这种电信号的电子仪器称作信号发生器。

信号发生器是一种常用的信号源，广泛运用于科学研究、生产实践和教学试验等领域。特别是在通信系统的科研试验中，常常需要用到不同频率和幅度的信号，如正弦波、三角波、方波和锯齿波等。作为一种为电子测量和计量提供电信号的设备，它和万用表、示波器、频率计等仪器一样，是最普通、最基本，也是运用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都需要用到信号发生器。

传统的信号发生器多采用模拟分立元件实现，产生的波形种类要受到电路硬件的限制，体积大、灵活性和稳定性也相对较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种使用方便，系统工作稳定，输出波形频率可调的数字信号发生器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于FPGA的数字信号发生器，包括FPGA，D/A转换器，外部运算放大器，低通滤波器，功率放大器，键盘，LCD显示屏；FPGA与D/A转换器、外部运算放大器、低通滤波器、功率放大器依次相连；键盘、LCD显示屏分别与FPGA相连。

在上述的基于FPGA的数字信号发生器中，FPGA采用的芯片型号为EP4CE40F23C8。

在上述的基于FPGA的数字信号发生器中，D/A转换器采用14位DAC904， 14位数据引脚与FPGA相连，模拟地与数字地相连；FPGA提供时钟信号，+5V 模拟电源，3.3V数字电源。

在上述的基于FPGA的数字信号发生器中，外部运算放大器选用OPA211，用于电流-电压转换。

在上述的基于FPGA的数字信号发生器中，低通滤波器采用3dB点在3MHz 处的7阶无源低通滤波器，采用50Ω的电阻与前一级外部运算放大器做阻抗匹配，采用另一个50Ω的电阻与后一级功率放大器做阻抗匹配。

在上述的基于FPGA的数字信号发生器中，功率放大器选用THS3091大电流输出运放，2号引脚正输入端对地接50Ω的电阻做阻抗匹配，采用同相放大的形式；3号引脚负输入端对地接100Ω的电阻，并与6号引脚输出端之间接1KΩ的电阻构成反馈，输出端与地之间接50Ω的负载。

在上述的基于FPGA的数字信号发生器中，LCD显示屏采用IC为 UC1701X、型号为JLX12864G-086-PN的液晶显示模块。

在上述的基于FPGA的数字信号发生器中，键盘采用8P杜邦头，间距 2.54mm，4*4矩阵薄膜键盘。

上述基于FPGA的数字信号发生器的工作原理：通过键盘控制确定波形及参数，FPGA内部由DDS技术产生数字波形传送至D/A转换器并输出模拟波形，外部运算放大器完成电流电压转换，再经低通滤波器滤除高频信号及噪声，最后由功率放大器提高带负载能力，同时LCD显示屏实时显示输出信号的相关信息。

本实用新型的有益效果是：实现了1kHz～1MHz正弦信号、AM信号、 100kHz～1MHz频率范围的FM信号、二进制PSK、ASK、FSK信号的产生，工作稳定可靠，且系统整体性能好，改善了输出信号频率的稳定性，提高了信号的精度，反应速度快、具有较高的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例整体框图；

图2为本实用新型一个实施例DDS原理图；

图3为本实用新型一个实施例程序设计框图；

图4为本实用新型一个实施例D/A转换器电路图；

图5为本实用新型一个实施例低通滤波器电路图；

图6为本实用新型一个实施例功率放大器电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。