函数发生器是一种在测试测量中广泛应用的多波形信号源,在各类研发、测试领域有着举足轻重的地位。因此,设计一款精确度高、稳定性好、灵活便捷的函数发生器具有很高的应用价值。目前市面上已有的函数发生器种类很多,功能齐全,但是价格昂贵,且对于伪随机信号等某些特殊需求的激励信号无法实现。针对生物电子杀灭、食品安全检测等项目的实际需求,本文设计了一种基于FPGA的复杂函数发生器,研究了设计方案的可行性,探讨了利用直接数字频率合成原理实现任意波形输出的方法,设计了系统外围硬件电路,分析了2~n系列伪随机信号的特点并实现函数发生器的输出,综合图像处理知识完成了任意手绘波形的还原输出,进行MATLAB与Quartus相结合的仿真验证。本文共分为六章:第一章分析了频率合成技术的发展趋势,介绍了可编程逻辑器件的发展与应用现状,说明了研制基于FPGA函数发生器的意义,指出了本文的研究背景和主要内容。第二章重点介绍了直接数字频率合成器( Direct Digital Frequency Synthesizer,DDS)的基本结构和实现原理,分析了DDS系统的主要性能,比较了实现频率合成的不同方法,确定了本文的设计方案。第三章主要介绍了系统外围硬件电路的设计,包括FPGA配置电路、数模转换模块、选择性滤波电路和功率放大电路。第四章介绍了FPGA的逻辑控制部分,完成了时钟控制模块设计,设计了流水线相位累加器,最终实现了正弦波、三角波、锯齿波、矩形波、2~n系列伪随机信号、任意手绘波形等各种频率信号的输出。第五章进行了信号仿真验证,详细分析了信号杂散和系统误差,总结了各类误差对系统输出精度的影响。最后结论部分总结了本文的创新和不足。以直接数字频率合成为基本原理,基于FPGA设计的复杂函数信号发生器针对生物电子杀灭和食品安全检测等项目需求,实现2~n系列伪随机信号以及任意手绘波形的输出,完善现有函数发生器的不足,还具有成本低、功耗低、开发周期短、设计灵活等优点,具有很好的实用价值和广阔的应用前景。