基于FPGA的三相函数信号发生器设计

2．1 分频模块设计

为了对波形频率精确控制，不同频率段需要不同的输入频率。项目设计中采用50 MHz外部有源晶振，利用FPGA内部锁相环将频率锁定在40．96 MHz，然后该频率进行10 MHz，100 MHz，1 000 MHz，10 000 MHz，如图4所示，这样就得到了5个不同的频率区间，最后通过5选1数据选择器由单片机选择所需要的时钟频率。时钟频率与输出波形频率之间具体关系，如表l所示。

2．2 波形产生模块设计

2．2．1 正弦波

正弦波的数据需要转换为*．mif文件后存放到ROM中，mif文件有固定格式规定了每个字的位宽WIDTH、总字数DEPTH、地址进制基数ADDR-ESS_RADIX和数据进制基数DATA_RADIX。在Matlab环境中编程计算出正弦波数据，然后生成mif文件。

EP2C8T144C8拥有较充裕的存储空间。因此，设计中为了提高精度在ROM中存放4 096个正弦数据，频率控制字、相位控制字由单片机控制产生，经过相位累加器组成地址发生器，产生的地址连到ROM的地址线上进行查表得到波形数据。

2．2．2 方波

方波算法比较容易实现。由于其只有高低电平两种状态。因此，只需要在一个周期的时间中间位置翻转电平即可。由于相位累加器的值是线形累加的，地址address的值也是线形累加的，对所给地址值address进行判断，当地址值的最高位为O时，便将波形幅值各字位赋值1，否则赋值0。就可以实现最简单的占空比50％的方波。

为了实现占空比可调，设计中增加一个变量PWM_zkb[11．．0]，让地址值与WM_zkb[11．．O]比较，Adress[11．．0]

2．2．3 三角波

三角波的生成原理与方波生成原理相似，也是对地址Address的值进行判断，当其最高位为0时，取其O～ll位为三角波的波形幅值，即令Data_out[11．．0]=Address[11．．0]。当其最高位为l时，对其0～1l位的值取反后再作为三角波的波形幅值，即令Data_out[11．．0]=not(Address[11．．0])。

2．2．4 锯齿波

锯齿波的产生也是基于上述原理，是对地址Address的值进行判断，当其最高位为O时，取其0～ll位为三角波的波形幅值，即令。Data_ out[11．．0]=Address[11．．0]。当其最高位为1时，对其最高位的值取反后作为锯齿波的波形幅值，即令Data_out，[11．．0]=Address[11．．0]and"011111111111"。

2．3 相移的实现

在A相地址的基础上，增加一个累加器，输入段分别是A相地址和偏移值，经过累加之后得到B相波形地址，然后根据此地址对ROM寻址或者在地址的基础上生成方波、三角波和锯齿波。如图5所示，A相、B相及B相、C相之间的偏移量有单片机控制，数据经过锁存后送入累加器。

2．4 波形选择的实现

根据设计要求，每一相都可以实现正弦波、方波、三角波和锯齿波任意一种波形的输出，设计了一个4选1数据选择器，控制端Sel[1．-．0]与单片机IO口相连，如图6所示，以A相为例。

来源：维库开发网