频率合成器的设计.doc

引言
现场可编程门阵列(FPGA)的出现是超大规模集成电路(VLSI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果。FPGA器件集成度高、体积小,具有通过用户编程实现专门应用的功能。它允许电路设计者利用基于计算机的开发平台,经过设计输入、仿真、测试和校验,直到达到预期的结果。使用FPGA器件可以大大缩短系统的研制周期,减少资金投入。另外,采用FPGA器件可以将原来的电路板级的产品升级为芯片级的产品,降低了功耗,提高了可靠性。同时还可以很方便地对设计进行在线修改。FPGA器件成为研制开发的理想器件,特别适合于产品的样机开发和小批量生产,因此FPGA也被称为可编程的ASIC.
近年来FPGA市场发展十分迅速,各大FPGA公司不断推出新的产品,从数千门级到百万门级,从主要满足较简单数字系统设计的器件到内嵌微处理器的器件,设计者的选择越来越多,开发软件的功能也越来越强大。目前FPGA器件广泛应用于通信、自动控制、信息处理等领域,熟练掌握FPGA的设计方法已经成为一名电子设计技术人员的基本要求。
我现在毕业设计的题目正是基于FPGA的直接频率合成器DDS的设计,EDA实践和应用能力是高等教育的重要特色,这正是对我基础知识的考验。尽管EDA技术(这里主要是指可编程逻辑器件的开发和应用技术)和VHDL语言的在我们学****中已经有所掌握,但自己的动手设计能力还是很差,实践环节还是很薄弱.
,内容涉及AD/ ,,希望能以此次设计为契机提高我的EDA综合设计能力。

频率合成器的研究背景及意义
1971年,“A Digital Frequency Synthesizer”一文首次提出了以全数字技术,从相位概念出发直接合成所需波形的一种新集成原理。限于当时的技术和器件产量,它的性能指标尚不能与已有的技术相比,故未受到重视。近10年间,随着微电子技术的迅速发展,直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis简称DDS或DDFS)得到了飞速的发展,它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的佼佼者。具体体现在相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面,并具有极高的性价比。
DDS的实现依赖于高速、高性能的数字器件。可编程逻辑器件以其速度高、规模大、可编程,以及有强大EDA软件支持等特性,十分适合实现DDS技术。Altera是著名的PLD生产厂商,多年来一直占据着行业领先的地位。Altera的PLD具有高性能、高集成度和高性价比的优点,此外它还提供了功能全面的开发工具和丰富的IP核、宏功能外它还提供了功能全面的开发工具和丰富的IP核、宏功能库等,因此Altera的产品获得了广泛的应用。Altera的产品有多个系列,按照推出的先后顺序依次为Classic系列、MAX(Multiple Array Matrix)系列、FLEX(Flexible Logic Element Matrix)系列、APEX(Advanced Logic Element Matrix)系列、ACEX系列等。
DDS的研究方法主要是基于EDA技术的发展。进入信息化社会对微电子信息技术和微电子VLSI基础技术将不断提出更高的发展要求,微电子技术仍将继续是21世纪若干年代中最为重要的和最有活力的高科技领域之一。而集成电路(IC)技术在微电子领域占有重要的地位。伴随IC技术的发展,电子设计自动化(Electronic Design Automation EDA)已经逐渐成为重要设计手段,其广泛用于模拟与数字电路系统等许多领域。,
直接数字频率合成技术(Direct Digital ,一般简称DDS)是从相位直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。近年来,DDS技术和器件水平的不断发展,使得DDS合成技术也得到了飞速的发展。目前,该技术在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨力以及集成化等一系列性能指标已远远超过了传统的频率合成技术所能达到的水平,从而完成了频率合成技术的又一次飞跃,同时也已成为目前运用最广泛的频率合成技术。随着这种频率合成技术的发展,现已广泛应用于通讯、导航、雷达、遥控遥测、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域。
频率合成技术的发展现