文章開篇提出了開發背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。 在數字化領域的今天,最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統開關電源模擬調節器的基礎上,提出了一種新的數字化調節器方案,即基于DSP和FPGA的數字化PID調節器。論文對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發展的現狀,以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后--分立元器件構成,采用專用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環境開關量檢測、環境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。本系統采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節,從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率,從而達到閉環控制的目的。 最后,對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試,得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。 本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。
上傳時間: 2013-06-29
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本論文設計了一種基于FPGA的高速FIR數字濾波器,濾波器實現低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數據為8位二進制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡要介紹了數字濾波器的基本原理和線性FIR數字濾波器的性質、結構,根據濾波器的性能要求選擇窗函數、確定系數,在算法上為了滿足數字濾波器的要求,對系數放大512倍并取整,并用Matlab對數字濾波器原理進行了證明。同時簡述了EDA技術和FPGA設計流程。 其次,論文說明了FIR數字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語言在Modelsim環境下進行了功能測試。對于數字濾波器系數中的-1,-2,4這些簡單的系數乘法直接進行移位和取反,可以極大的節省資源和優化設計。而對普通系數乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實現了乘積的運算;另外,在本設計進行部分積累加時,采用舍取冗余位,主要是根據設計時已對系數進行了放大,而輸出時又要將結果相應的縮小,所以在累加時,提前對部分積縮小,從而減少了運算量,從時間和資源上都得到了優化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進行了FIR數字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結果和Matlab中原理驗證時得到的理想值進行了比較,并對所產生的誤差進行了分析。仿真結果表明:本16階FIR數字濾波器設計能夠實現截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達150MHz以上。
上傳時間: 2013-05-24
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軟件無線電是近年提出的新的通信體系,由于其具有靈活性和可重配置性并且符合通信的發展趨勢,已成為通信系統設計的研究熱點。因此對基于軟件無線電的調制解調技術進行深入細致的研究非常有意義。 本文首先從闡述軟件無線電的理論基礎入手,對多速率信號處理中的內插和抽取、帶通采樣、數字變頻等技術進行了分析與探討,為設計和實現8PSK調制解調器提供了非常重要的理論依據。然后,研究了8PSK調制解調技術,詳細論述了它們的基本概念和原理,提出了系統實現方案,在DSP+FPGA平臺上實現了8PSK信號的正確調制解調。文中著重研究了突發通信的同步和頻偏糾正算法,針對同步算法選取了一種基于能量檢測法的快速位同步算法,采用相關器實現,同時實現位同步和幀同步。并且對于突發通信的多普勒頻偏糾正,設計了一個基于自動頻率控制(AFC)環的頻偏檢測器,通過修改數控振蕩器(NCO)的頻率控制字方法來校正本地載波頻率,整個算法結構簡單,運算量小,頻偏校正速度快,具有較好的實用性。其次,對相干解調的初始相位進行糾正時,提出了一種簡單易行的CORDIC方法,同時對FPGA編程當中的一些關鍵問題進行了介紹。最后,設計了自適應調制解調器,根據信噪比和誤碼率來自適應的改變調制方式,以達到最佳的傳輸性能。
上傳時間: 2013-04-24
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當今電子系統的設計是以大規模FPGA為物理載體的系統芯片的設計,基于FPGA的片上系統可稱為可編程片上系統(SOPC)。SOPC的設計是以知識產權核(IPCore)為基礎,以硬件描述語言為主要設計手段,借助以計算機為平臺的EDA工具進行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關技術的基礎上,給出了SOPC技術開發調制解調器的方案。在分析設計軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開發軟件進行SOPC(System On a Programmable Chip)設計流程后,依據調制解調算法提出了一種基于DSP Builder調制解調器的SOPC實現方案,模塊化的設計方法大大縮短了調制解調器的開發周期。 在SOPC技術開發調制解調器的過程中,用MATLAB/Simulink的圖形方式調用Altera DSP Builder和其他Simulink庫中的圖形模塊(Block)進行系統建模,在Simulink中仿真通過后,利用DSP Builder將Simulink的模型文件(.mdl)轉化成通用的硬件描述語言VHDL文件,從而避免了VHDL語言手動編寫系統的煩瑣過程,將精力集中于算法的優化上。 基于DSP Builder的開發功能,調制解調器電路中的低通濾波器可直接調用FIRIP Core,進一步提高了開發效率。 在進行編譯、仿真調試成功后,經過QuartusⅡ將編譯生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6,完成器件編程,從而給出了一種調制解調器的SOPC系統實現方案。
上傳時間: 2013-06-24
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單片機與DSP之間通信問題一直是大家關注得焦點,目前已出現的不少解決方案但大多針對于5V工作電壓的DSP系 統,筆者對諸方案進行詳細比較分析,發現多數并未從根本上解決不同系統之間通信的電平轉換問題,面對工作電壓并不唯一的 DSP芯片系列,在此提出一種全新的串行通信模式,經濟有效地解決了通信中電平轉換問題可靠地實現數據交換,并且在實際開發 的直流無刷電機變頻器人機界面與控制核心TMS320LF2407 DSP之間串行通信中驗證了其可行性。
上傳時間: 2013-07-18
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軟件無線電作為一種新的無線通信概念和體制,近年來隨著3G標準的提出,日益受到國內外相關通信廠商的重視。尤其是基于軟件無線電和智能天線技術的TD-SCDMA作為通信史上第一個“中國標準”,有望扭轉多年來我國移動通信制造業的被動局面,是實現信息產業騰飛的一個絕好機會。軟件無線電使得通信體制具有很好的通用性、靈活性和可配置性,并使系統互聯和升級變得容易。本文以軟件無線電中的FIR濾波器為線索,貫穿了信號重構、多抽樣率信號處理、積分梳狀濾波器等理論分析,重點闡釋了FIR濾波器的設計方法及濾波器的FPGA實現等技術問題。 本文首先針對軟件無線電中的多抽樣率信號處理理論進行了討論和分析。討論了軟件無線電中如何實現整數倍抽取、整數倍內插、分數倍抽樣率變換,并分析了網絡結構的等效變換、多相濾波及積分梳狀濾波器的設計理論。 緊接著重點闡述了軟件無線電中FIR濾波器的設計理論,包括窗函數法、頻率抽樣法及等紋波法。分析了各種設計方法所能達到的性能指標及優缺點,并結合工程實例給出了相關的Matlab程序。并對FIR濾波器結構的選擇及系數字長的確定等問題進行了分析。此外,也介紹了在Matlab進行輔助設計時一些常用函數和命令的用法。 本文選用FPGA來實現中頻軟件無線電,FPGA與參數化ASIC、DSP比較有很多優勢,它不但在功耗、體積、成本方面優于參數化ASIC、DSP,而且處理效率高、現場可編程性能良好。不同于DSP的單流處理方式,FPGA是多流并行處理,這種處理方式使FPGA能完成DSP難以實現的許多功能。在簡單介紹了FPGA的一般原理,以及FPGA設計中的關鍵技術和在信號處理中的設計原則以后,重點介紹了FIR濾波器的FPGA實現方法。提出了分布式算法、加法器網絡法以及分段FIFO等實現方法。最后,提出了一種QuartusII與MATLAB聯合仿真的方法。此方法能夠直觀的檢驗濾波器的濾波效果,提高設計效率。并結合工程實例詳盡的介紹了FIR濾波器的設計開發流程。
上傳時間: 2013-04-24
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基于LabVIEW與單片機串口的信號處理的研究:介紹了一種利用單片機采集數據,LabVIEW作為開發平臺,二者之間通過串口實現數據通信的數據采集系統,利用LabVIEW的圖形環境進行頻譜分析。通
上傳時間: 2013-06-24
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McS一51單片機應用系統在使用過程中,由于存在大量的干擾源,雖不能造成硬件系統的損壞.但常常使微機系統下能正常工作.因此,軟件可靠性設計越來越引起人們的重視.單片機軟件抗干擾采取的措施有:對
上傳時間: 2013-04-24
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目 錄 實驗一、 電路仿真基礎 ………………………………………………………… 1 實驗二、 系統仿真基礎 ………………………………………………………… 20 實驗三、 DC仿真和電路模型 …………………………………………………… 36 實驗四、 AC仿真和調整 ………………………………………………………… 55 實驗五、 S參數仿真和優化 …………………………………………………… 72 實驗六、 濾波器:瞬態,設計指導,momentum,DAC …………………… 95 實驗七、 諧波平衡仿真 …………………………………………………………115 實驗八、 電路包絡仿真 …………………………………………………………132 實驗九、 最終電路/系統仿真 ………………………………………………… 147 附錄A、 射頻瞬態仿真器 ………………………………………………………167 附錄B、 諧波平衡仿真器 ………………………………………………………173 附錄C、電路包絡仿真器 ……………………………………………………… 181 《ADS2005仿真實驗教程》是設計一個用于1900MHz GSM的RF接收系統,包含的部件主要有: ? 200MHz由集總參數元件構成的低通濾波器 ? 1900MHz由微帶線構成的帶通濾波器 ? 1900MHz的功放 ? 把1900MHz變到200MHz的混頻器 ? 其他小部件 在完成這個系統的過程中,就可以掌握目錄所示的內
上傳時間: 2013-04-24
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濾波器影象參數法的設計濾波器是一種典型的選頻電路,在給定的頻段內,理論上它能讓信號無衰減地通過電路,這一段稱為通帶外的其他信號將受到很大的衰減,具有很大衰減的頻段稱為阻帶,通帶與阻帶的交界頻率
上傳時間: 2013-07-16
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