====== 100Msps单通道DDS任意波形发生器 ======
{{ :step_exp_dac100.png?1000 |}} <WRAP centeralign> 100Msps单通道任意波形发生器功能卡物理尺寸及基本功能 </WRAP>
{{::501354517414710882.jpg|}} <WRAP centeralign> 100Msps单通道任意波形发生器硬件原理图 </WRAP>
===== 功能需求 =====
该项目是基于小脚丫STEPV2.1做一个100Msps采样率的简易信号发生器，五向按键实现功能选择，OLED实现菜单显示，有信号输出和同步脉冲两个输出口。
  - 实现频率（1HZ~20MHZ）可调
  - 峰峰值（0~2V）可调
  - 波形（正弦，三角，方波）可选择
  - 相位可调


 ===== 器件选择 =====
  - ** DAC：串行DAC*1,并行DAC*1:**
    - 串行DAC：AD5611，主要功能是为并行DAC提供输入参考电压REFIO
    - 并行DAC：AD9740，数字量转换为模拟量输出到运放OPA380
  - ** 运放：OPA830 **
    - 登录TI中国官网http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/amplifiers/op-amps/op-amps-products.page
    - 根据需求选择器件
      - {{:ti选型01.png?300|}}
      - {{:ti选型02.png?300|}}
    - 最后选择了OPA830
  - ** 显示屏：OLED **
    - OLED主要实现输出信号的波形类型、幅度、周期（频率）、相位的显示。
    - 综合考虑OLED和LCD的价格和大小后，选择0.96寸的OLED。
    - {{https://img.alicdn.com/imgextra/i1/2207691322/TB2vrc4hCFjpuFjSspbXXXagVXa_!!2207691322.jpg_430x430q90.jpg?300}}
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  - ** 按键的选择 ：五向按键**
    - 按键主要实现对输出信号的波形、幅度、周期（频率）、相位的选择。
    - 综合考虑占地面积和界面美观，选择具有上下左右中五个方向的按键。
      - {{:fivedirectionkey.png?300|}}
  - ** 滤波器：  Ellipse Filter（椭圆滤波器）**
    - 椭圆滤波器：
      - 椭圆低通滤波器的通带和阻带都具有等波纹特性，因此通带，阻带逼近特性良好。
    - 巴斯通滤波器：
      - 巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有纹波。
    - 两者的对比：Ellipse Filter椭圆滤波器通带阻带逼近特性好！
      - {{:椭圆滤波器01.png?300}}{{:椭圆滤波器02.png.jpg?300}}{{:巴特沃斯滤波器01.jpg?300}}
      - {{:椭圆滤波器03.png.jpg?300|}}{{:巴特沃斯滤波器03.jpg?300|}}
      - {{:椭圆滤波器04.png.jpg?300|}}{{:巴特沃斯滤波器04.jpg?300|}}
 ===== 原理图说明 =====
{{ :信号发生器.png |}}
  * 板子采用PCIE接口形式
  * 通过FPGA输出10位并行数据给AD9740，从产生相应模拟信号
  * 信号经过OPA830做电压跟随
  * OPA830输出信号通过40M椭圆滤波器进行滤波
  * 将滤波后的信号通过OPA830进行放大
  * FPGA控制串行DAC（AD5611）输出电压做AD9740的参考电压，从而实现信号幅值的调控
  * 五向按键控制波形选择，频率、幅值、相位的调整，OLED用于实时显示调整的信息
===== PCB布局布线 =====
{{ :100sp3dpcbdoc.png |}}   <WRAP centeralign> 100Msps单通道任意波形发生器3D视图(TopLayer) </WRAP>
{{ :100sp3dpcbdoc02.png |}} <WRAP centeralign> 100Msps单通道任意波形发生器3D视图(BottomLayer) </WRAP>

===== 板卡调试 =====
  - 电路VCC、GND工作正常，AD5611能正常输出，AD9740能输出波形，滤波器滤波效果达到要求。 
  - 偏置电压与理论值偏差大，因此调试过程我们一直用的单端输出，后期改进方案可以在AD9740输出端加运放跟随，排除AD9740电路对偏置电压电路的影响。
  - AD5611输出电压不稳，导致输出波形的幅值不稳定，最后改程序，当AD5611输入变化的时候才将改变值写入，这样AD5611的输出值一直会保持下去直到调节电压。
  - AD9740的输出电流达不到20mA,10mA以上的输出测量值远大于理论值，因此AD9740的参考电压我们给定最高的1.65V，此时输出电流10.3mA,故电压调节范围比较窄。
===== FPGA逻辑实现 =====
{{ :网表pb.png |}}
Debounce_uut：按键消抖模块，输出四路脉冲信号，一路状态信号。

key_state_uut：按键信号处理模块，产生频率步进f_increment[25:0]、相位偏移p_increment[25:0]、参考电压v_ad5611[15:0]以及给软核用来显示的信号cnt_menu[1:0]等。

ad5611_uut：将参考电压v_ad5611[15:0]通过SPI时序串行发送出去。

dds_uut：构造相位累加器，调用sine_rom表，给并行的AD9740输送数据，并提供其时钟。

mico8_u：软核模块，调用OLED显示的C语言程序，将key_state_uut传过来的显示信号cnt_menu[1:0]、cnt_waveform[1:0]等显示成所对应的格式。



===== 测试报告及说明 =====
{{:1hz方波.png?400|}}
{{:1hz三角波.png?400|}}
{{:1hz正弦波.png?400|}}

频率1HZ，峰峰值1.1V的方波，三角波，正弦波


{{:新建文件2.png?400|}}
{{:三角波.png?400|}}
{{:正弦波.png?400|}}

频率1KHZ，峰峰值1.1V的方波，三角波，正弦波

{{:5m三角波.png?400|}}
{{:5m正弦波.png?400|}}

频率5MHZ，峰峰值0.5V的三角波，正弦波




===== 相关文档 =====
^*   函数发生器FunctionGenerator|：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%87%BD%E6%95%B0%E5%8F%91%E7%94%9F%E5%99%A8|
^*   信号发生器SignalGenerator  |：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E5%8F%91%E7%94%9F%E5%99%A8|
^*   数模转换器DAC              |：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B8%E4%BD%8D%E9%A1%9E%E6%AF%94%E8%BD%89%E6%8F%9B%E5%99%A8|
^*   运算放大器OPA              |：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%90%E7%AE%97%E6%94%BE%E5%A4%A7%E5%99%A8|
^*   低通滤波器LowPassFilter    |：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BD%8E%E9%80%9A%E6%BB%A4%E6%B3%A2%E5%99%A8|
^*   有机发光二极管OLED          |：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%89%E6%A9%9F%E7%99%BC%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%A5%B5%E9%AB%94|
^*   现场可编程逻辑门阵列FPGA |：https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E7%8E%B0%E5%9C%BA%E5%8F%AF%E7%BC%96%E7%A8%8B%E9%80%BB%E8%BE%91%E9%97%A8%E9%98%B5%E5%88%97|