模擬電路教程（上）模擬電路教程（上）模擬電路教程（上）模擬電路教程（上）模擬電路教程（上）
上傳時(shí)間： 2013-07-30
上傳用戶：lizhen9880
頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)基本參數(shù)，同時(shí)也是一個(gè)非常重要的參數(shù)。穩(wěn)定的時(shí)鐘在高性能電子系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，直接決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測頻系統(tǒng)使用時(shí)鐘的提高，測頻技術(shù)有了相當(dāng)大的發(fā)展，但不管是何種測頻方法，±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差始終是限制測頻精度進(jìn)一步提高的一個(gè)重要因素。 本設(shè)計(jì)闡述了各種數(shù)字測頻方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過分析±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來源得出了一種新的測頻方法：檢測被測信號，時(shí)基信號的相位，當(dāng)相位同步時(shí)開始計(jì)數(shù)，相位再次同步時(shí)停止計(jì)數(shù)，通過相位同步來消除計(jì)數(shù)誤差，然后再通過運(yùn)算得到實(shí)際頻率的大小。根據(jù)M/T法的測頻原理，已經(jīng)出現(xiàn)了等精度的測頻方法，但是還存在±1的計(jì)數(shù)誤差。因此，本文根據(jù)等精度測頻原理中閘門時(shí)間只與被測信號同步，而不與標(biāo)準(zhǔn)信號同步的缺點(diǎn)，通過分析已有等精度澳孽頻方法所存在±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來源，采用了全同步的測頻原理在FPGA器件上實(shí)現(xiàn)了全同步數(shù)字頻率計(jì)。根據(jù)全同步數(shù)字頻率計(jì)的測頻原理方框圖，采用VHDL語言，成功的編寫出了設(shè)計(jì)程序，并在MAX+PLUS Ⅱ軟件環(huán)境中，對編寫的VHDL程序進(jìn)行了仿真，得到了很好的效果。最后，又討論了全同步頻率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)并給出了電路原理圖和PCB圖。對構(gòu)成全同步數(shù)字頻率計(jì)的每一個(gè)模塊，給出了較詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法和完整的程序設(shè)計(jì)以及仿真結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字頻率計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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軟件無線電(SDR，Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無線電技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性，已成為業(yè)界公認(rèn)的現(xiàn)代無線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無線電系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和可編程性，減少靈活性著的硬件電路，把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線，通過軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前，直接對射頻(RF)進(jìn)行采樣的技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)普及的產(chǎn)品化，而用數(shù)字變頻器在中頻進(jìn)行數(shù)字化是普遍采用的方法，其主要思想是，數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號與輸入采樣信號在乘法器中相乘，再經(jīng)插值或抽取濾波，其結(jié)果是，輸入信號頻譜搬移到所需頻帶，數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變，以供后續(xù)模塊做進(jìn)一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱為數(shù)字上變頻器(DUC，Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC，Digital Down Converter)，它們是軟件無線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)模可編程邏輯器件的應(yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來極大的靈活性。基于FPGA的數(shù)字變頻器設(shè)計(jì)是深受廣大設(shè)計(jì)人員歡迎的設(shè)計(jì)手段。本文的重點(diǎn)研究是數(shù)字下變頻器(DDC)，然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進(jìn)行研究顯然是不妥的，因此，本文對數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡要闡述了軟件無線電及數(shù)字下變頻的基本概念，介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO)，介紹了兩種實(shí)現(xiàn)方法，即基于查找表和基于CORDIC算法的實(shí)現(xiàn)。對CORDIc算法作了重點(diǎn)介紹，給出了傳統(tǒng)算法和改進(jìn)算法，并對基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù)，重點(diǎn)介紹了軟件無線電中廣泛采用的級聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb， CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補(bǔ)償法，對前者進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)的EDA仿真，后者只進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無線電中廣泛采用的半帶(half-band，HB)濾波器，對基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真，最后簡要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進(jìn)行了噪聲綜合分析，給出了一個(gè)噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個(gè)實(shí)例，給出了測試結(jié)果，重點(diǎn)介紹了下變頻器的：FPGA實(shí)現(xiàn)，其對應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中，希望對從事該領(lǐng)域設(shè)計(jì)的技術(shù)人員具有一定參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，實(shí)時(shí)圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理專用芯片的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn)。 本文以FPGA為平臺，使用VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了中值濾波、順序?yàn)V波、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、卷積運(yùn)算和高斯濾波等圖像處理算法。在設(shè)計(jì)過程中，通過改進(jìn)算法和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在合理地利用硬件資源的條件下，有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性，采用流水線結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法，提高了頂層濾波模塊的處理速度。在中值濾波器的硬件設(shè)計(jì)中，本文提出了一種快速中值濾波算法，該算法大大節(jié)省了硬件資源，處理速度也很快。在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法的硬件實(shí)現(xiàn)中，本文提出的最大值濾波和最小值濾波算法大大減少了硬件資源的占用率，適應(yīng)了流水線設(shè)計(jì)的要求，提高了圖像處理速度。 整個(gè)設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了邏輯綜合以及仿真。綜合和仿真的結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得很好的處理效果，達(dá)到較高的工作頻率，處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理圖像，可滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。 本課題為圖像處理專用FPGA芯片的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試，對今后完成以FPGA圖像處理芯片為核心的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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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(biāo)準(zhǔn)的提出，日益受到國內(nèi)外相關(guān)通信廠商的重視。尤其是基于軟件無線電和智能天線技術(shù)的TD-SCDMA作為通信史上第一個(gè)“中國標(biāo)準(zhǔn)”，有望扭轉(zhuǎn)多年來我國移動(dòng)通信制造業(yè)的被動(dòng)局面，是實(shí)現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)騰飛的一個(gè)絕好機(jī)會(huì)。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(tǒng)互聯(lián)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(gòu)、多抽樣率信號處理、積分梳狀濾波器等理論分析，重點(diǎn)闡釋了FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法及濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)等技術(shù)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(jìn)行了討論和分析。討論了軟件無線電中如何實(shí)現(xiàn)整數(shù)倍抽取、整數(shù)倍內(nèi)插、分?jǐn)?shù)倍抽樣率變換，并分析了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的等效變換、多相濾波及積分梳狀濾波器的設(shè)計(jì)理論。 緊接著重點(diǎn)闡述了軟件無線電中FIR濾波器的設(shè)計(jì)理論，包括窗函數(shù)法、頻率抽樣法及等紋波法。分析了各種設(shè)計(jì)方法所能達(dá)到的性能指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例給出了相關(guān)的Matlab程序。并對FIR濾波器結(jié)構(gòu)的選擇及系數(shù)字長的確定等問題進(jìn)行了分析。此外，也介紹了在Matlab進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)時(shí)一些常用函數(shù)和命令的用法。 本文選用FPGA來實(shí)現(xiàn)中頻軟件無線電，F(xiàn)PGA與參數(shù)化ASIC、DSP比較有很多優(yōu)勢，它不但在功耗、體積、成本方面優(yōu)于參數(shù)化ASIC、DSP，而且處理效率高、現(xiàn)場可編程性能良好。不同于DSP的單流處理方式，F(xiàn)PGA是多流并行處理，這種處理方式使FPGA能完成DSP難以實(shí)現(xiàn)的許多功能。在簡單介紹了FPGA的一般原理，以及FPGA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)和在信號處理中的設(shè)計(jì)原則以后，重點(diǎn)介紹了FIR濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。提出了分布式算法、加法器網(wǎng)絡(luò)法以及分段FIFO等實(shí)現(xiàn)方法。最后，提出了一種QuartusII與MATLAB聯(lián)合仿真的方法。此方法能夠直觀的檢驗(yàn)濾波器的濾波效果，提高設(shè)計(jì)效率。并結(jié)合工程實(shí)例詳盡的介紹了FIR濾波器的設(shè)計(jì)開發(fā)流程。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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圖像縮放在圖像處理領(lǐng)域中，發(fā)揮著重要作用。圖像的分辨率調(diào)整和格式變換，都需要用到圖像縮放技術(shù)。隨著多媒體技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，利用硬件實(shí)現(xiàn)視頻圖像無級縮放已成為圖像處理研究的一個(gè)重要課題。 圖像縮放通常由插值算法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的插值算法由于實(shí)現(xiàn)原理的局限性，在縮放時(shí)容易引起邊緣鋸齒或細(xì)節(jié)模糊現(xiàn)象。針對傳統(tǒng)插值算法的這個(gè)不足，出現(xiàn)了許多基于邊緣改進(jìn)的算法。但這些算法一般只能完成2k倍數(shù)插值，無法真正做到基于邊緣的無級縮放。 為了實(shí)現(xiàn)基于邊緣改進(jìn)的無級縮放，本文做了如下五個(gè)方面的研究工作： 1.系統(tǒng)回顧了圖像縮放技術(shù)，包括傳統(tǒng)圖像縮放技術(shù)和多邊緣檢測插值，分析了這些圖像縮放技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。 2.重點(diǎn)研究了新興的方向多項(xiàng)式插值算法，該算法能夠真正完成基于邊緣改進(jìn)的無級縮放。 3.提出改進(jìn)的方向多項(xiàng)式插值算法(IOPI算法)，該算法針對硬件實(shí)現(xiàn)，做了兩個(gè)方面改進(jìn)：提出EDV算法，簡化邊緣方向的確定；提出Cubic6逼近插值算法(A-Cubic6算法)，改善平坦區(qū)域縮放效果。其中的EDV算法通過加減、比較模塊，完成邊緣方向的確定。相比原算法中的乘除法、直方圖計(jì)算，大大簡化了硬件實(shí)現(xiàn)，降低了硬件實(shí)現(xiàn)成本。A-Cubic6算法利用查找表簡化了Cubic6點(diǎn)插值算法的實(shí)現(xiàn)，而且明顯改善了非邊緣區(qū)域的縮放效果。 4.研究縮放算法與圖像質(zhì)量的評價(jià)方法。比較、分析各算法的軟件仿真結(jié)果，得出結(jié)論：本文提出的IOPI算法在平坦區(qū)域和邊緣區(qū)域都具有比其它算法更突出的效果。 5.結(jié)合實(shí)時(shí)視頻處理要求，研究了IOPI算法的FPGA實(shí)現(xiàn)。已完成最近鄰域插值和A-Cubic6算法的FPGA實(shí)現(xiàn)，可以在硬件平臺上穩(wěn)定工作。
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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濾波器影象參數(shù)法的設(shè)計(jì)濾波器是一種典型的選頻電路，在給定的頻段內(nèi)，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
標(biāo)簽： 濾波器 衰減器 電路設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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本文以數(shù)字信號處理系統(tǒng)為應(yīng)用背景，圍繞基于FPGA的ⅡR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)展開了研究。 首先以ⅡR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論為依據(jù)，研究了在頻域上的最小均方誤差設(shè)計(jì)法和在時(shí)域上的最小平方誤差設(shè)計(jì)法。以四階和六階兩個(gè)ⅡR低通數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)為例，利用Matlab軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，探討了濾波器的設(shè)計(jì)過程。 然后著重研究了FPGA的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程，在設(shè)計(jì)中采用了層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)濾波器劃分為多個(gè)功能模塊，利用VHDL語言編程和原理圖兩種設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了ⅡR濾波器的各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，采用EPlCl2Q240器件實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的二個(gè)二階節(jié)級聯(lián)型結(jié)構(gòu)的四階ⅡR低通數(shù)字濾波器，并類推了設(shè)計(jì)六階ⅡR低通數(shù)字濾波器。最后用QuartusⅡ4.0軟件進(jìn)行了綜合與仿真，用MATLAB7.0軟件對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，最終在GW48-PK2開發(fā)系統(tǒng)中進(jìn)行了硬件電路驗(yàn)證，得出了實(shí)際濾波效果測試波形，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)濾波器的正確性。 本設(shè)計(jì)對于用二階節(jié)級聯(lián)型結(jié)構(gòu)構(gòu)成的ⅡR數(shù)字濾波器硬件電路具有通用性，通過改變二階節(jié)級聯(lián)型結(jié)構(gòu)的數(shù)量，可以構(gòu)成任意偶數(shù)階的濾波器；同時(shí)，通過上模型中系數(shù)的變換，也可以構(gòu)成相應(yīng)階數(shù)的高通、帶通、帶阻等濾波器。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-20
上傳用戶：lw852826
本文分析了數(shù)字音頻處理技術(shù)中數(shù)字濾波器的各種傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法,尤其是研究了FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)算法,在分析了數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,針對家用和便攜式音頻處理系統(tǒng),提供一種基于FPGA的音頻處理器的實(shí)現(xiàn)方案,以適應(yīng)便攜式和家用設(shè)備對處理器體積和功耗小的發(fā)展要求.該方案對實(shí)現(xiàn)N階FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法進(jìn)行了改良,將濾波器的系數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)表示法來表示,使得原本至少需要一個(gè)乘法器和一個(gè)加法器來實(shí)現(xiàn)濾波功能,現(xiàn)在僅需要若干次加法和移位運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn),很大程度降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和系統(tǒng)功耗,也減少了芯片的面積.同時(shí)采用硬件描述語言VHDL實(shí)現(xiàn)了音頻處理器各個(gè)模塊的設(shè)計(jì).
上傳時(shí)間： 2013-06-02
上傳用戶：cknck
作者研究了當(dāng)前流行的縮放算法，對圖像紋理相關(guān)性大小和邊緣方向的判斷上提出了一種新的方法，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一套適用于數(shù)字視頻芯片的圖像縮放算法。仿真結(jié)果表明此算法由優(yōu)于目前流行的圖像縮放算法。 介紹了FPGA的開發(fā)工作大致可以分為設(shè)計(jì)和驗(yàn)證兩大部分，在具體開發(fā)流程上可以根據(jù)要求靈活控制。縮放芯片的開發(fā)可以分為：芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器讀寫控制、IP核復(fù)用設(shè)計(jì)、計(jì)算精度控制等方面的電路設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成各級子模塊以后拼接各子模快完成整個(gè)縮放模塊的設(shè)計(jì)。通過測試發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，修改再測試，最終完成整個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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