[实用新型]一种基于FPGA闭环控制的任意波形发生器

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA闭环控制的任意波形发生器，包括依次连接的FPGA模块、数模转换模块、低通滤波电路、程控放大电路、模数转换模块，FPGA模块分别还连接程控放大电路和模数转换模块，所述FPGA模块包括控制模块、相位累加器和波形存储器，所述相位累加器由所述控制模块控制进行数据累加，所述波形存储器存储波形数据并根据所述相位累加器的数据累加结果输出波形至数模转换模块，所述控制模块接收模数转换模块采集的程控放大电路输出信号电压值并控制所述程控放大电路的放大倍数。本实用新型的任意波形发生器，采用ADC闭环控制使得输出更为稳定及精确，对电路的保护更为完善，同时实现了波形的存储、显示与分析。

技术领域

本实用新型涉及一种波形发生器，特别是涉及一种基于FPGA闭环控制的任意波形发生器。

背景技术

任意波形发生器作为一种多波型的信号发生器，它不仅可以产生锯齿波、正弦波等常规波形，而且还能表现出载波调制的多样化特点，使波形发生调幅、调相、调频和脉冲调制等。甚至能利用计算机软件实现波形的编辑，生成用户所需要的任意波形。任意波形发生器广泛应用于自动控制、电子电路和科学试验领域，是一款给电子测量工作提供符合技术要求的电信号设备，因此在各个领域都得到迅猛的发展。

任意波形发生器是实验室中仿真实验的最佳仪器，任意波形发生器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。一般认为信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要。任意波形发生器通过读取查找表的数据样本点，来创建函数波形和任意波形。大多数现代任意波形发生器采用直接信号合成(DDS)技术，在广泛的频率范围上提供信号。

实用新型内容

本实用新型的任务在于提供一种基于FPGA闭环控制的任意波形发生器，以实现稳定的输出与大范围的电压调节。

本实用新型技术方案是这样的：一种基于FPGA闭环控制的任意波形发生器，包括FPGA模块、数模转换模块、低通滤波电路、程控放大电路、模数转换模块，所述FPGA模块分别与数模转换模块、程控放大电路和模数转换模块连接，所述数模转换模块的输出端连接低通滤波电路，所述低通滤波电路的输出端连接程控放大电路，所述模数转换模块与程控放大电路的输出端连接采集输出信号电压值，所述FPGA模块包括控制模块、相位累加器和波形存储器，所述相位累加器由所述控制模块控制进行数据累加，所述波形存储器存储波形数据并根据所述相位累加器的数据累加结果输出波形至数模转换模块，所述控制模块接收模数转换模块采集的输出信号电压值并控制所述程控放大电路的放大倍数。

进一步的，包括按键输入模块和显示模块，所述按键输入模块和显示模块与所述控制模块连接。

进一步的，包括上位机，所述FPGA模块包括RAM模块，所述RAM模块用于存储模数转换模块采集的输出信号电压值，所述上位机与FPGA模块连接读取RAM模块存储数据。

进一步的，所述波形存储器包括正弦波数据存储器、方波数据存储器、三角波数据存储器和锯齿波数据存储器。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：采用FPGA为硬件控制核心，利用FPGA产生特定波形的模拟信号，通过低通滤波电路对DAC输出的波形信号进行滤波处理，去除噪声影响，使其信号更加平稳。滤波器输出信号经过程控放大器后经高速ADC进行采样，并实时ADC采集值传入FPFA内进行预设参数进行比对，通过pid算法改变程控放大器的放大倍数来输出电压可调范围更大，更加稳定的特定信号，对电路的保护更为完善。通过上位机实现了波形的存储、显示与分析，更为直观且便利，能够通过分析获得更多参数及数据，便于对波形的观察与分析。

附图说明

图1为基于FPGA闭环控制的任意波形发生器结构示意图。

图2为FPGA模块示意图。