avatar avatar 我的文献 任意波形发生器数字模块的硬件设计 作者 吴陆晓东 单位 电子科技大学 关键词 任意波形发生器; 现场可编程门阵列; 大容量存储; 高速数模转换
摘要
在当今电子信息时代,作为电子产品的测试工具的电子测量仪器逐渐向高速化、集成化、智能化的方向发展。任意波形发生器(Arbitrary WaveformGenerator,AWG)就是这个时代的电子测量仪器的标志性产物。它经过几代的发展,经历了从最初的模拟电路波形合成发展到数字技术时代,不仅能够产生像传统信号发生器一样的简单波形,还能产生调制信号,甚至还可以产生手工编辑的任意波形。任意波形发生器基本可以模拟各种信号,广泛应用于军事、医疗、教育等方面,为科技的发展做出了巨大的贡献。本论文所研究的任意波形发生器模块,它是基于PXI-Express标准的电子合成仪器的信号发生模块。本任意波形发生器模块有基于直接数字波形合成和基于直接数字频率合成两种方式产生波形,两种方式各有优缺点,适用范围不同。本论文首先介绍了任意波形发生器的发展状况,对目前流行的直接数字波形合成和直接数字频率合成两种方式进行了详细的介绍和比较,接着对关键技术的可行性进行论证,最终确定了任意波形发生器模块的整体设计方案。然后根据设计方案,选取合适的芯片实现各个模块功能,在确定方案和器件后,完成原理图及印制电路板。最后通过现场可编程门阵列实现基于直接数字波形合成和基于直接数字频率合成的。本论文攻克了三大难点:大容量存储的实现,高速数模转换功能及高速电路的设计。大容量存储需要对读写操作及时序有很好的理解,满足其大容量高速的要求;高速数模转换功能主要工作点为数模转换芯片AD9739工作原理及其寄存器配置;高速电路设计需要注意信号完整性问题,合理布局布线。本文采用VHDL硬件描述语言完成FPGA,通过modelsim仿真及Chipscope在线调试相结合的仿真完成功能验证。对于大容量深度存储及高速数模转换进行了分析及验证,为今后的进一步开发打下了基础。
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