一、软硬件环境
Quartus18.1
小梅哥AC620开发板+ACM9767模块
示波器
二、ACM9767模块介绍
ACM9767模块使用的是ADI公司的AD9767芯片,14位CMOS 双通道DAC,125Msps转换率。
输出形式为差分电流输出,输出电流满量程范围为可设置为 2~20mA。
AD9767的两路DA输出都为补码形式的电流输出IoutA和IoutB。当AD9767数字输入为满量程时(DAC的输入的14位数据都为高),IoutA输出满量程的电流输出20mA。IoutB输出的电流为0mA。具体的电流和DAC的数据的关系如下公式所示(红色方框圈出来的):
DAC CODE的值就对应14位数据的输入值(重点:14位无符号数据)
Ioutfs的大小由参考电压和外部电阻决定。
上图所示IREF=1.2V/1.92K=0.625mA,所以Ioutfs=32*0.625=20mA
输入14bit数据之后,产生互补的电流信号,还要经过运算放大器的转换
三、NCO IP设置(DDS)
在Quartus18.1 的IP Catalog搜索NCO
如果此处选择IP默认的选项,如下图所示
在全编译的时候,就会提示FPGA的存储资源不够用,如下图所示,存储器的资源使用率达到了433%
因为AD9767是双通道的,这里就可以设置成两个输出,其中一个是正弦信号一个是余弦信号。
NCO IP的第二页的设置如下所示。
其中工作时钟可以查看AD9767的数据手册得到
由上面两张图分析,AD9767最大支持的频率是142.857MHz(7ns)
四、工程代码
代码部分只由一个PLL IP和NCO IP组成
module top(
input clk ,
input rst_n ,
//ad9767 ch1
output clk1 ,
output wrt1 ,
output [13:0] dac_data1 ,
//ad9767 ch2
output clk2 ,
output wrt2 ,
output [13:0] dac_data2
);
wire clk_125m;
wire pll_lock;
wire [13:0] dds_sin;
wire [13:0] dds_cos;
wire dds_vld;
pll pll_inst (
.areset ( ~rst_n ),
.inclk0 ( clk ),
.c0 ( clk_125m ),
.locked (pll_lock)
);
assign clk1 = clk_125m;
assign wrt1 = clk_125m;
assign clk2 = clk_125m;
assign wrt2 = clk_125m;
dds u0 (
.clk (clk_125m ), // clk.clk
.reset_n (pll_lock ), // rst.reset_n
.clken (pll_lock ), // in.clken
.phi_inc_i (524 ), // .phi_inc_i 32'd68719477
.fsin_o (dds_sin ), // out.fsin_o
.fcos_o (dds_cos ), // .fcos_o
.out_valid (dds_vld ) // .out_valid
);
assign dac_data1 = {~dds_sin[13],dds_sin[12:0]};
assign dac_data2 = {~dds_cos[13],dds_cos[12:0]};
endmodule
dds IP核的phi_inc_i的输入为524,这个值是在配置NCO IP的时候,IP自动计算的相位增量。此处的计算公式可以自行查找NCO IP核的手册,以及DDS的工作原理。
还有一个问题是,在代码的最后为什么要对最高位取反呢?
assign dac_data1 = {~dds_sin[13],dds_sin[12:0]};
assign dac_data2 = {~dds_cos[13],dds_cos[12:0]};
这里是因为NCO IP输出的数据是按照原码输出的,最高位为1表示负数,为0表示正数。
我们在前面分析AD9767输出电流的时候分析过,14bit的值全为1的时候输出电流20mA,14bit全为0的时候输出-20mA的电流,分别对应最终的5V电压和-5V电压。
因此NCO 输出的原码与AD9767输出电流的关系就出错了,如果不对此做处理就会导致最终输出的波形出错。
最高位数据取反之后,波形就是正确的。
五、NCO仿真注意事项
使用联合仿真的时候,如果modelsim提示如下错误时。
Error: (vsim-3033) e:/project/ac620_prj/11_dds_dac_ad9767/prj/db/ip/dds/submodules/dds_nco_ii_0.v(328): Instantiation of ‘asj_xnqg’ failed. The design unit was not found.
需要在对NCO IP编译时选择生成仿真文件,并且将对应的.sip和.qip文件添加到工程文件中
添加完NCO的两个文件之后,仿真就能正常进行了文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-842840.html
默认转换成波形显示是有符号的数据
可以将最终输出的dac_data1和dac_data2设置成无符号数(AD9767需要的是无符号数据)
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-842840.html
到了这里,关于信号发生器:Intel FPGA DDS(NCO)+双路DAC(AD9767)输出正余弦信号的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!