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基于FPGA和LabVIEW的任意波形发生器设计

本设计论文的主要内容是基于FPGA和LabVIEW的任意波形发生器设计。任意波形发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域。随着现代电子技术的飞速发展，modern电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。

波形发生器的核心技术是频率合成技术，主要方法有：直接模拟频率合成、锁相环频率合成（PLL）、直接数字合成技术（DDS）。传统的波形发生器一般基于模拟技术。但是基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限，一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富，测试用的激励信号也越来越复杂，传统波形发生器已经不能满足这些测试需要，任意波形发生器（AWG）就是在这种情况下，为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。

FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA采用了逻辑单元数组LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出／输入模块IOB（Input／Output Block）和内部联机（Interconnect）三个部分。FPGA的基本特点主要有：（1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。（2）FPGA可做其他全定制或半定制ASIC电路的中试样片。（3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。（4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。（5）FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

虚拟仪器是以通用计算机作为系统控制器，由软件来实现人机交互和大部分仪器功能的一种计算机仪器系统。虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境来建立虚拟仪器面板，从而完成对仪器的控制、数据分析与显示功能。它可以代替传统仪器，改变传统仪器的使用方式，提高仪器的功能、使用效率，大幅度降低仪器价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。

LabVIEW是美国国家仪器公司开发的一种图形化编程语言，基于数据流编程思想，提供了丰富的虚拟仪器控件和函数库，能够快速构建虚拟仪器系统。LabVIEW的主要特点是：（1）图形化编程，易于学习和使用。（2）基于数据流编程思想，能够快速构建虚拟仪器系统。（3）提供了丰富的虚拟仪器控件和函数库，能够满足用户的需求。

在本设计中，我们将使用FPGA和LabVIEW来设计和实现任意波形发生器。FPGA将用于实现DDS技术，以生成高质量的波形信号。LabVIEW将用于实现虚拟仪器的控制和数据分析功能，以提供用户友好的操作界面和灵活的功能定义。通过结合FPGA和LabVIEW的优势，我们可以设计和实现高性能的任意波形发生器，以满足现代电子技术的需求。

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