目前電力系統正朝著設備數字化和網絡互聯化的方向發展,電力系統的行為也將會越來越復雜。作為電網故障分析必不可少的故障錄波器,電網的日趨復雜化對其性能提出了更高的要求。FPGA技術和嵌入式系統的發展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實現方案,簡要分析了其軟硬件結構和功能;接著針對故障錄波裝置中數據采集的高精度、高速度問題,提出了基于FPGA和AD7656的數據采集單元的設計方案;針對大容量故障數據的存儲問題,設計了在內嵌PowerPC微處理器的FPGA上實現SDRAM控制器的方案,并運用modelsim6.0仿真工具對設計的SDRAM控制器進行了仿真;研究了在內嵌PowerPC微處理器上構建嵌入式系統的問題;最后討論了行波測距算法在輸電線路故障錄波器中應用的相關問題。
上傳時間: 2013-07-17
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混合信號示波器 (MSO) 已成為 當今嵌入設備設計師的首選工具。 安捷倫科技公司 (前惠普公司) 于 1996年推出了首款MSO,并于近日 推出了第三代MSO。所有主要示波 器廠商現在都可提供混合信號示波 器。MSO在基礎示波器功能中增加 了16 個或更多邏輯分析儀采集信 道,及串行總線觸發和協議解碼功 能,研發工程師和技術人員可更快 調試其混合信號設計。MSO可彌補 傳統數字存儲示波器 (DSO) 和當今 更加復雜的邏輯分析儀及串行總線 協議分析儀之間的差距。那么MSO 與傳統DSO 相比,有哪些改善? 不 同廠商的MSO 之間的差別是什么?
上傳時間: 2013-04-24
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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: 2013-06-21
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數字濾波器是現代數字信號處理系統的重要組成部分之一。ⅡR數字濾波器又是其中非常重要的一類慮波器,因其可以較低的階次獲得較高的頻率選擇特性而得到廣泛應用。 本文研究了ⅡR數字濾波器的常用設計方法,在分析各種ⅡR實現結構的基礎上,利用MATLAB針對并聯型結構的ⅡR數字濾波器做了多方面的仿真,從理論分析和仿真情況確定了所要設計的ⅡR數字濾波器的實現結構以及中間數據精度。然后基于FPGA的結構特點,研究了ⅡR數字濾波器的FPGA設計與實現,提出應用流水線技術和并行處理技術相結合的方式來提高ⅡR數字濾波器處理速度的方法,同時又從ⅡR數字濾波器的結構特性出發,提出利用ⅡR數字濾波器的分解技術來改善ⅡR濾波器的設計。在ⅡR實現方面,本文采用Verilog HDL語言編寫了相應的硬件實現程序,將內置SignalTap Ⅱ邏輯分析器的ⅡR設計下載到FPGA芯片,并利用Altera公司的SignalTap Ⅱ邏輯分析儀進行了定性測試,同時利用HP頻譜儀進行定性與定量的觀測,仿真與實驗測試結果表明設計方法正確有效。
上傳時間: 2013-04-24
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擴頻通信系統與常規的通信系統相比,具有很強的抗窄帶干擾,抗多徑干擾,抗人為干擾的能力,并具有信息隱蔽、多址保密通信等優點。在近年來得到了迅速的發展。本論文主要討論和實現了基于FPGA的直接序列擴頻信號的解擴解調處理。論文對該直擴通信系統和FPGA設計方法進行了相關研究,最后用Altera公司的最新的FPGA開發平臺Quarus Ⅱ5.0實現了相關設計。 整個系統分為兩個部分,發送部分和接收部分。發送部分主要有串并轉換、差分卷積編碼、PN碼擴頻、QPSK調制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數字下變頻、解擴解調等模塊。 論文首先介紹了擴頻通信系統的特點以及相關技術的國內外發展現狀,并介紹了本論文的研究思路和內容。 然后,論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法,結合實際需要,設計了一種零中頻DSSS解調解擴方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析,采用了基于數字外差調制的自適應陷波器來進行前端窄帶干擾抑制處理,用基于自適應門限技術的滑動相關捕獲和分時復用單相關器跟蹤來改善PN碼同步的性能,用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環來減少載波提取的算法復雜度,用改進型CORDIC算法實現NCO來方便的進行擴展。 接著,論文給出了系統總體設計和發送及接受子系統的各個功能模塊的實現分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實現細節,給出了仿真結果。 然后論文介紹了整個系統的硬件電路設計和它在真實系統中連機調試所得到的測試結果,結果表明該系統具有性能穩定,靈活性好,生產調試容易,體積小,便于升級等特點并且達到課題各項指標的要求。 最后是對論文工作的一些總結和對今后工作的展望。
上傳時間: 2013-07-04
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摘要:為改善傳統EMI 濾波器的濾波性能,分析并采用了合成扼流圈來替代傳統分立扼流圈,并根據濾 波器阻抗失配原理,通過分析L ISN 網絡與噪聲源的阻抗特性,分別對共差模等效電路進行分析與設計,提出 了基于合成扼流圈的開關電源EMI 濾波器設計方法。試驗結果證明,此方法是有效的,并已成功地應用在燃 料電池轎車用DC/ DC 變換器的控制電路板設計中。 關鍵詞:開關電源;電磁干擾;合成扼流圈;共模電感
上傳時間: 2013-06-09
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內容簡介 本書以數字信號處理基礎內容為主,同時也介紹了有關數字信號處理實現與應用。書中 以主要篇幅討論了離散時間信號與系統的基本概念,離散傅里葉變換及其快速算法,數字濾 波器的結構與各種設計方法。這是數字信號處理中的經典內容,也是進一步學習和掌握更多 信號處理理論的基礎。為便于數字信號處理系統的設計與開發,書中介紹了數字信號處理芯 片的原理及其開發工具以及應用實例。 本書概念清晰,說明詳細,深入淺出,易于理解,具有豐富的例題和習題,便于自學。 本書可作為高等院校理工科類相關專業本科生教材,也可作為有關工程技術人員的自學 參考書。
標簽: 數字信號處理
上傳時間: 2013-10-24
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近年來,隨著集成電路工藝技術的進步,電子系統的構成發生了兩個重要的變化: 一個是數字信號處理和數字電路成為系統的核心,一個是整個電子系統可以集成在一個芯片上(稱為片上系統)。這些變化改變了模擬電路在電子系統中的作用,并且影響著模擬集成電路的發展。 數字電路不僅具有遠遠超過模擬電路的集成規模,而且具有可編程、靈活、易于附加功能、設計周期短、對噪聲和制造工藝誤差的抗擾性強等優點,因而大多數復雜系統以數字信號處理和數字電路為核心已成為必然的趨勢。雖然如此,模擬電路仍然是電子系統中非常重要的組成部分。這是因為我們接觸到的外部世界的物理量主要都是模擬量,比如圖像、聲音、壓力、溫度、濕度、重量等,要將它們變換為數字信號,需要模擬信號處理和數據轉換電路,如果這些電路性能不夠高,將會影響整個系統的性能。其次,系統中的許多功能不可能或很難用數字電路完成,如微弱信號放大,很高頻率和寬頻帶信號的實時處理等。因此,雖然模擬電路在系統中不再是核心,但作為固有的模擬世界與數字系統的接口,其地位和作用仍然十分重要。 片上系統要求將數字電路和模擬電路集成在一個芯片上,這希望模擬電路使用與數字電路相同的制造工藝。隨著MOS器件的線寬不斷減小,使MOS器件的性能不斷提高,MOS數字電路成為數字集成電路的主流,并因此促進了MOS模擬集成電路的迅速發展。為了適應電子系統功能的不斷擴展和性能的不斷提高,對模擬電路在降低電源電壓、提高工作頻率、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩定度等方面提出更高要求,促進了新電路技術的發展。 作為研究生課程的教材,本書內容是在本科相關課程基礎上的深化和擴展,同時涉及實際設計中需要考慮的一些問題,重點介紹具有高工作頻率、低電源電壓和高工作穩定性的新電路技術和在電子系統中占有重要地位的功能電路及其中的新技術。全書共7章,大致可分為三個部分。第一部分包括第1章和第7章。第1章為MOS模擬集成電路基礎,比較全面地介紹MOS器件的工作原理和特性以及由MOS器件構成的基本單元電路,為學習本教材其他內容提供必要的知識。由于版圖設計與工藝參數對模擬集成電路性能的影響很大,因此第7章簡單介紹制造MOS模擬集成電路的CMOS工藝過程和版圖設計技術,讀者可以通過對該章所介紹的相關背景知識的了解,更深入地理解MOS器件和電路的特性,有助于更好地完成模擬集成電路的可實現性設計。第二部分為新電路技術,由第2章、第3章和第5章的部分組成,包括近年來逐步獲得廣泛應用的電流模電路、抽樣數據電路和對數域電路,它們在提高工作頻率、降低電源電壓、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩定度方面具有明顯的潛力,同時它們也引入了一些模擬電路的新概念。這些內容有助于讀者開拓提高電路性能方面的思路。第2章介紹電流模電路的工作原理、特點和典型電路。與傳統的以電壓作為信號載體的電路不同,這是一種以電流作為信號載體的電路,雖然在電路中電壓和電流總是共同存在并相互作用的,但由于信號載體不同,不僅電路性能不同而且電路結構也不同。第3章介紹抽樣數據電路的特點和開關電容與開關電流電路的工作原理、分析方法與典型電路。抽樣數據電路類似于數字電路,處理的是時間離散信號,又類似于模擬電路,處理的是幅度連續信號,它比模擬電路具有穩定準確的時間常數,解決了模擬電路實際應用中的一大障礙。對數域電路在第5章中結合其在濾波器中的應用介紹,這類電路除具有良好的電性能外,還提出了一種利用器件的非線性特性實現線性電路的新思路。第三部分介紹幾個模擬電路的功能模塊,它們是電子系統中的關鍵組成部分,并且與信號和信號處理聯系密切,有助于在信號和電路間形成整體觀念。這部分包括第4章至第6章。第4章介紹數據轉換電路的技術指標和高精度與高速度轉換電路的構成、工作原理、特點和典型電路。第5章介紹模擬集成濾波器的設計方法和主要類型,包括連續時間濾波器、對數域濾波器和抽樣數據濾波器。第6章介紹通信系統中的收發器與射頻前端電路,包括收信器、發信器的技術指標、結構和典型電路。因為載波通信系統傳輸的是模擬信號,射頻前端電路的性能對整個通信系統有直接的影響,所以射頻集成電路已成為重要的研究課題。 〖〗高等模擬集成電路〖〗〖〗前言〖〗〖〗本書是在為研究生開設的“高等模擬集成電路”課程講義的基礎上整理而成,由董在望主編,第1、4、7章由李冬梅編寫,第6章由王志華編寫,第5章由李永明和董在望編寫,第2、3章由董在望編寫,李國林參加了部分章節的校核工作。 本書可作為信息與通信工程和電子科學與技術學科相關課程的研究生教材或教學參考書,也可作為本科教學參考書或選修課教材和供相關專業的工程技術人員參考。 清華大學出版社多位編輯為本書的出版做了卓有成效的工作,深致謝意。 限于編者水平,難免有錯誤和疏漏之處,歡迎批評指正。 目錄 1.1MOS器件基礎及器件模型 1.1.1結構及工作原理 1.1.2襯底調制效應 1.1.3小信號模型 1.1.4亞閾區效應 1.1.5短溝效應 1.1.6SPICE模型 1.2基本放大電路 1.2.1共源(CS)放大電路 1.2.2共漏(CD)放大電路 1.2.3共柵(CG)放大電路 1.2.4共源共柵(CSCG)放大電路 1.2.5差分放大電路 1.3電流源電路 1.3.1二極管連接的MOS器件 1.3.2基本鏡像電流源 1.3.3威爾遜電流源 1.3.4共源共柵電流源 1.3.5有源負載放大電路 1.4運算放大器 1.4.1運算放大器的主要參數 1.4.2單級運算放大器 1.4.3兩級運算放大器 1.4.4共模反饋(CMFB) 1.4.5運算放大器的頻率補償 1.5模擬開關 1.5.1導通電阻 1.5.2電荷注入與時鐘饋通 1.6帶隙基準電壓源 1.6.1工作原理 1.6.2與CMOS工藝兼容的帶隙基準電壓源 思考題 2電流模電路 2.1概述 2.1.1電流模電路的概念 2.1.2電流模電路的特點 2.2基本電流模電路 2.2.1電流鏡電路 2.2.2電流放大器 2.2.3電流模積分器 2.3電流模功能電路 2.3.1跨導線性電路 2.3.2電流傳輸器 2.4從電壓模電路變換到電流模電路 2.5電流模電路中的非理想效應 2.5.1MOSFET之間的失配 2.5.2寄生電容對頻率特性的影響 思考題 3抽樣數據電路 3.1開關電容電路和開關電流電路的基本分析方法 3.1.1開關電容電路的時域分析 3.1.2開關電流電路的時域分析 3.1.3抽樣數據電路的頻域分析 3.2開關電容電路 3.2.1開關電容單元電路 3.2.2開關電容電路的特點 3.2.3非理想因素的影響 3.3開關電流電路 3.3.1開關電流單元電路 3.3.2開關電流電路的特點 3.3.3非理想因素的影響 思考題 4A/D轉換器與D/A轉換器 4.1概述 4.1.1電子系統中的A/D與D/A轉換 4.1.2A/D與D/A轉換器的基本原理 4.1.3A/D與D/A轉換器的性能指標 4.1.4A/D與D/A轉換器的分類 4.1.5A/D與D/A轉換器中常用的數碼類型 4.2高速A/D轉換器 4.2.1全并行結構A/D轉換器 4.2.2兩步結構A/D轉換器 4.2.3插值與折疊結構A/D轉換器 4.2.4流水線結構A/D轉換器 4.2.5交織結構A/D轉換器 4.3高精度A/D轉換器 4.3.1逐次逼近型A/D轉換器 4.3.2雙斜率積分型A/D轉換器 4.3.3過采樣ΣΔA/D轉換器 4.4D/A轉換器 4.4.1電阻型D/A轉換器 4.4.2電流型D/A轉換器 4.4.3電容型D/A轉換器 思考題 5集成濾波器 5.1引言 5.1.1濾波器的數學描述 5.1.2濾波器的頻率特性 5.1.3濾波器設計的逼近方法 5.2連續時間濾波器 5.2.1連續時間濾波器的設計方法 5.2.2跨導電容(GmC)連續時間濾波器 5.2.3連續時間濾波器的片上自動調節電路 5.3對數域濾波器 5.3.1對數域電路概念及其特點 5.3.2對數域電路基本單元 5.3.3對數域濾波器 5.4抽樣數據濾波器 5.4.1設計方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3開關電容電路轉換為開關電流電路的方法 思考題 6收發器與射頻前端電路 6.1通信系統中的射頻收發器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收與鏡像信號 6.2.2復數信號處理 6.2.3收信器前端結構 6.3集成發信器 6.3.1上變換器 6.3.2發信器結構 6.4收發器的技術指標 6.4.1噪聲性能 6.4.2靈敏度 6.4.3失真特性與線性度 6.4.4動態范圍 6.5射頻電路設計 6.5.1晶體管模型與參數 6.5.2噪聲 6.5.3集成無源器件 6.5.4低噪聲放大器 6.5.5混頻器 6.5.6頻率綜合器 6.5.7功率放大器 思考題 7CMOS集成電路制造工藝及版圖設計 7.1集成電路制造工藝簡介 7.1.1單晶生長與襯底制備 7.1.2光刻 7.1.3氧化 7.1.4擴散及離子注入 7.1.5化學氣相淀積(CVD) 7.1.6接觸與互連 7.2CMOS工藝流程與集成電路中的元件 7.2.1硅柵CMOS工藝流程 7.2.2CMOS集成電路中的無源元件 7.2.3CMOS集成電路中的寄生效應 7.3版圖設計 7.3.1硅柵CMOS集成電路的版圖構成 7.3.2版圖設計規則 7.3.3CMOS版圖設計技術 思考題
標簽: 模擬集成電路
上傳時間: 2013-11-13
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運算放大器集成電路,與其它通用集成電路一樣,向低電壓供電方向發展,普遍使用3V供電,目的是減少功耗和延長電池壽命。這樣一來,運算放大器集成電路需要有更高的元件精度和降低誤差容限。運算放大器一般位于電路系統的前端,對于時間和溫度穩定性的要求是可以理解的,同時要改進電路結構和修調技術。當前,運算放大器是在封裝后用激光修調和斬波器穩定技術,這些辦法已沿用多年并且行之有效,它們仍有改進的潛力,同時近年開發成功的數字校正技術,由于獲得成功和取得實效,幾家運算放大器集成電路生產商最近公開了它們的數字修調技術,本文簡介如下。
上傳時間: 2013-11-17
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凌力爾特公司提供了一個規模龐大且不斷成長的高電壓 DC/DC 轉換器繫列,這些器件是專為驅動高功率 LED 而設計的。
上傳時間: 2013-11-12
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