**这是本文档旧的修订版！**

DDS+PWM产生任意波形

工作原理

  • DDS部分
  • PWM部分
  • 模拟链路部分

模拟电路功能介绍

任意波形发生器模拟电路部分原理图

通过调节PWM的占空比（0.5V/3.3V ~ 3V/3.3V）得到等效幅度为0.5V - 3V之间的模拟信号，幅度变化的范围为2.5V，要得到幅度为5Vpp的模拟信号，则放大器的增益设定为G = 2： 也就是在电路原理图中放大器的增益为：R14/(R6+R7+R2) = 2 取R14 = 4.3KΩ，则R6+R7+R2 = 2.15KΩ PWM波形的中间值为（0.5V+3.0V）/2 = 1.75V，因此：

  1. 在PWM的输出为1.75V的时候，运算放大器的输出应为0V
  2. PWM的输出为0.5V的时候，运算放大器的输出为2.5V
  3. PWM的输出为3V的时候，运算放大器的输出为-2.5V

由此直流偏移的要求可以得到R10 + R13 = 6.5KΩ 同时R6、C6，R7、C7以及R14、C11共同构成低通滤波器。

能够生成模拟信号的最高频率 取决于PWM的主时钟频率，我们目前用的FPGA的输入时钟为12MHz，使用内部PLL以后可以得到12MHz倍数的时钟频率，最高可以到400MHz，我们取比较安全的中间值192MHz（12MHz * 16）作为PWM的主时钟。 假设DDS波表为10位精度（一般DDS信号发生器的精度，作为简易的口袋仪器，对性能指标要求不高，8位也能够满足要求），则对应于一个模拟电压值的PWM周期为192MHz/1024 = 155KHz 如果通过10个点

任意波形发生器模拟电路部分的仿真 - 频率响应（100Hz- 10MHz）

任意波形发生器模拟电路部分的仿真 - 波形（100KHz正弦波）

FPGA代码

DDS得到任意波形

调用DDS结果通过PWM生成需要的波形

//Generate AWG using 10bit resolution PWM + external RC LPF as DAC, up to 100KHz
wire [9:0] PWM_WAV_in;
assign PWM_WAV_in = sine_data[9:0];
 
reg [10:0] PWM_WAV_accumulator;
always @(posedge clk_hs) PWM_WAV_accumulator <= PWM_WAV_accumulator[9:0] + PWM_WAV_in;
assign pwm_awg = PWM_WAV_accumulator[10];