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基于FPGA的双路可移相任意波形发生器 李航，曲永志，雷霆 （武汉理工大学自动化学院，机电学院湖北 武汉 430070 ） 摘要 本设计的项目背景是为某公司设计的基于嵌入式系统的涡流传感器信号发生装置，在进行涡流 检测的缺陷分析时，需要高精度的载波信号检出缺陷信息，包含相位与幅度。本设计便是这样一种 具有两路输出，波形相位可调的多功能任意波形发生器。 本文论述了利用用 FPGA来开发 DDS函数发生器的总体设计思路，详细讨论了任意波形产生、频 率精确调整、双路移相输出、PWM 调制波产生、D/A 转换与滤波电路、键盘与显示等诸方面软硬件实 现方法。 整个设计基于Altera公司的cyclone系列的FPGA,配合Atmel公司高性能AVR系列单片机来完 成。系统基于模块化的思想，采用自底向上的设计思路，将软件开发与硬件开发相结合。以 Quartus Ⅱ为主要开发和仿真环境，采用 VHDL 语言，定制用户交互界面，用户可通过键盘输入设置参数，并 可即时显示当前的波形数据。 关键词：直接数字频率合成，FPGA, 脉宽调制，任意波形，移相 Arbitrary waveform generator with phase-shift based on FPGA Abstract This system mainly controlled by FPGA and micro-processor Atmega64 is based on the theory of DDS. The waveform generator with two independent outputs can supply any type of waveform, ranging from 100Hz to 500KHz. Amplitude can be modulated from 0 to 5.0 with a step of 0.1V .An extra function of PWM and phase-shift can meet the requirement of many special fields . This paper analyzes the general thought of how to develop a DDS waveform generator with Field-Programmable Gate Array(FPGA).The whole system is based on the idea of modularization and is developed from the bottom to higher hierarchies ,combining the software and the hardware. The main tool is QuartusⅡ software, whose language is VHDL .The design has a friendly human-machine communication interface, by which the user can set up the parameter with a keyboard and read the real-time data of the current waveform. Keyword: DDS, FPGA, PWM, Arbitrary Waveforms，Phase shift 0 引言 本设计的背景是改进某公司生产的涡流检测装置信号发生电路，提高设备的质量，降低生产成 本。涡流检测是建立在电磁感应原理基础上的无损检测方法。根据法拉第电磁感应定律，在检测线 圈上接通交流电，产生垂直于工件的交变磁场。检测线圈靠近被检工件时，线圈周围的交变磁场在 金属表面产生感应电流。对于平板金属，感应电流的流向是以线圈同心的圆形，形似旋涡，称为涡 流。同时涡流也产生相同频率的磁场，其方向与线圈磁场方向相反。涡流通道的损耗电阻，以及涡 流产生的反磁通，又反射到探头线圈，改变了线圈的电流大小及相位，即改变了线圈的阻抗。因此， 探头在金属表面移动，遇到缺陷或材质、尺寸等变化时，使得涡流磁场