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标题: 基于FPGA非正弦波形发生器的电路设计 [打印本页]

作者: yuchengze 时间: 2017-6-18 20:14 标题: 基于FPGA非正弦波形发生器的电路设计

摘要：文中提出了一种基于FPGA中LPM(Library Parameterized Modules)的非正弦波形发生器的电路设计方案，并完成系统的软硬件设计。该系统的硬件部分主要用来生成和输出非正弦波形信号，由3.3 V和正负5 V电源模块，DA9708芯片、截止频率为1kHz的二阶低通滤波器、正负5 V的幅度调节器构成。软件部分采用QuartusII进行硬件描述语言进行编程，在MATLAB中生成非正弦波形数据。通过MATLAB仿真与实验输出波形对比表明，该非正弦波形发生器的设计实现周期短、输出非正弦波形平滑稳定，达到设计要求。
关键词：非正弦波形发生器;FPGA;LPM;DA9708
随着直流输电技术的应用发展，高压电缆线路和补偿电容的增多，电力系统中的谐波分量将大大增加，它给电力设备和弱电系统带来了谐波污染，并且电力电子装置的日益增多，使电网中的高次谐波愈来愈严重。因此，检验谐波控制设备的性能，或者测试负载设备在收到扰动时的工作情况等，需要一些专门的谐波发生器来产生所需的谐波。目前设计信号波形发生器的方法主要有3种：传统的直接频率合成技能(DS)，锁相环式频率合成器(PLL)，直接数字式合成器(DDS)。文献中设计了基于FPGA LPM多功能信号发生器，其产生的波形为锯齿波，三角波，阶梯波和方波等规则波形，其波形数据采用数据表格输入，对于复杂的畸变波形信号的产生有很大的局限性。
以上信号发生器和一些常用的函数发生器都只能产生常用的正弦波、方波和锯齿波等常规波形，作为电路的激励源，能满足一般的实验和研究的需要，不能满足检验谐波控制设备的需要，因此文中提出了一种基于FPGA中LPM的畸变波形发生器的电路设计。该系统对保证今后电力系统谐波的检测与研究，具有十分重要的技术意义和经济价值。
1 电路设计原理
LPM是FPGA中的参数可设置模块库，Altera提供的可参数化宏功能模块是基于Altera器件的结构做了优化设计。QuartusII中含有功能强大的LPM_ROM模块。在波形发生器的设计中，在ROM中储存有数据，改变地址，就可以读出对应地址的数据，改变地址的变化频率，通过建立参数化的 LPM_ROM并存入所需要额波形数据并进行验证。

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