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高精度頻率計(jì)

  • 基于DSP和FPGA的數字化開關電源的實用化研究.rar

    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。

    標簽: FPGA DSP 數字化

    上傳時間: 2013-06-29

    上傳用戶:dreamboy36

  • 16bit音頻過采樣DAC的FPGA設計實現.rar

    基于∑-△噪聲整形技術和過采樣技術的數模轉換器(DAC)可以可靠地把數字信號轉換成為高精度的模擬信號。采用這一結構進行數模轉換具有諸多優點,例如極低的失配噪聲和高的可靠性,便于作為IP模塊嵌入到其他芯片系統中等,更重要的是可以得到其他DAC結構所無法達到的精度和動態范圍。在高精度測量、音頻轉換、汽車電子等領域有著廣泛的應用價值。 由于非線性和不穩定性的存在,高階∑-△調制器的設計與實現存在較大的難度。本設計綜合大量文獻中的經驗原則和方法,首先闡述了∑-△調制器的一般原理,并討論了一般結構調制器的設計過程,然后描述了穩定的高階高精度調制器的設計流程。根據市場需求,設定了整個設計方案的性能指標,并據此設計了達到16bit精度和滿量程輸入范圍的三階128倍過采樣調制器。 本設計采用∑-△結構,根據系統要求設計了量化器位數、調制器過采樣比和階數。在分析高階單環路調制器穩定性的基礎上,成功設計了六位量化三階單環路調制器結構。在16比特的輸入信號下,達到了90dB左右的信噪比。該設計已經在Cyclone系列FPGA器件下得到硬件實現和驗證,并實現了實時音頻驗證。測試表明,該DAC模塊輸出信號的信噪比能滿足16比特數據轉換應用的分辨率要求,并具備良好的兼容性和通用性。 本設計可作為IP核廣泛地在其他系統中進行復用,具有很強的應用性和一定的創新性。

    標簽: FPGA bit DAC

    上傳時間: 2013-07-10

    上傳用戶:chuandalong

  • 基于FPGA的快速傅立葉變換.rar

    隨著數字電子技術的發展,數字信號處理廣泛應用于聲納、雷達、通訊語音處理和圖像處理等領域。快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)在數字信號處理系統中起著很重要的作用,FFT 有效地提高了離散傅立葉變換(Discret Fourier Transform,DFT)的運算效率。 處理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和實時處理的性能,而現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)是近年來迅速發展起來的新型可編程器件,在處理大規模數據方面,有極大的優勢。論文采用了在FPGA中實現FFT算法的方案。 數字信號處理板的硬件電路設計是本論文的重要部分之一。在介紹了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基礎上,根據實時處理的要求,給出了數字信號處理板的硬件設計方案并對硬件電路的實現進行了分析和說明。 依據數字系統的設計方法,分別采用基二按時間抽取FFT算法、基四按時間抽取FFT算法以及FFT兆核函數三種方法利用硬件描述語言(VHSICHardware Description Language,VHDL)實現了1024點的FFT,接著對三種方法進行了評估,得出了FPGA完全能滿足處理器的實時處理的要求的結論。然后根據通用串行總線(Universial Serial Bus,USB)協議,利用VHDL語言編寫了USB接口芯片ISP1581的固件程序,實現了設備的枚舉過程。

    標簽: FPGA 傅立葉變換

    上傳時間: 2013-06-27

    上傳用戶:a937518043

  • 基于FPGA的精確時鐘同步方法研究.rar

    在工業控制領域,多種現場總線標準共存的局面從客觀上促進了工業以太網技術的迅速發展,國際上已經出現了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業以太網協議。將傳統的商用以太網應用于工業控制系統的現場設備層的最大障礙是以太網的非實時性,而實現現場設備間的高精度時鐘同步是保證以太網高實時性的前提和基礎。 IEEE 1588定義了一個能夠在測量和控制系統中實現高精度時鐘同步的協議——精確時間協議(Precision Time Protocol)。PTP協議集成了網絡通訊、局部計算和分布式對象等多項技術,適用于所有通過支持多播的局域網進行通訊的分布式系統,特別適合于以太網,但不局限于以太網。PTP協議能夠使異質系統中各類不同精確度、分辨率和穩定性的時鐘同步起來,占用最少的網絡和局部計算資源,在最好情況下能達到系統級的亞微級的同步精度。 基于PC機軟件的時鐘同步方法,如NTP協議,由于其實現機理的限制,其同步精度最好只能達到毫秒級;基于嵌入式軟件的時鐘同步方法,將時鐘同步模塊放在操作系統的驅動層,其同步精度能夠達到微秒級。現場設備間微秒級的同步精度雖然已經能滿足大多數工業控制系統對設備時鐘同步的要求,但是對于運動控制等需求高精度定時的系統來說,這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時鐘同步方法受限于操作系統中斷響應延遲時間不一致、晶振頻率漂移等因素,很難達到亞微秒級的同步精度。 本文設計并實現了一種基于FPGA的時鐘同步方法,以IEEE 1588作為時鐘同步協議,以Ethernet作為底層通訊網絡,以嵌入式軟件形式實現TCP/IP通訊,以數字電路形式實現時鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點,通過準確捕獲報文時間戳和動態補償晶振頻率漂移等手段,相對于嵌入式軟件時鐘同步方法實現了更高精度的時鐘同步,并通過實驗驗證了在以集線器互連的10Mbps以太網上能夠達到亞微秒級的同步精度。

    標簽: FPGA 時鐘同步 方法研究

    上傳時間: 2013-08-04

    上傳用戶:hn891122

  • 小信號放大電路設計.rar

    在紡織紗線的張力測試中,為了對小張力進行有效的測試,利用電阻應變傳感器作為信號轉換器件,通 過對其輸出信號進行分析,設計出相應的小信號放大濾波電路。設計應用了高精度斬波穩零運算放大器芯片 TLC2652 作為小信號放大電路的核心器件,實驗證明其放大效果理想,并給出了相應的實驗數據。

    標簽: 小信號 放大 電路設計

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:cx111111

  • 單片機產生準確頻率正弦波的新方法.rar

    單片機產生正弦波,簡紹了單片機產生高精度正弦波的方法

    標簽: 單片機 頻率 正弦波

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:a296386173

  • 基于FPGA的串行通信實現與CRC校驗.rar

    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。

    標簽: FPGA CRC 串行

    上傳時間: 2013-07-17

    上傳用戶:asddsd

  • 基于FPGA的多路脈沖時序控制電路設計與實現.rar

    在團簇與激光相互作用的研究中和在團簇與加速器離子束的碰撞研究中,需要對加速器束流或者激光束進行脈沖化與時序同步,同時用于測量作用產物的探測系統如飛行時間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時序匹配。在整個實驗中,需要用到符合要求的多路脈沖時序信號控制器,而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復頻率等方便可調。為此,本論文基于FPGA設計完成了一款多路脈沖時序控制電路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8,設計出了一款可以同時輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調高精度延遲、可調脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結構及開發流程,著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實現方法,以及如何利用VHDL語言實現硬件電路軟件化設計的技巧與方法,給出了整個系統設計的原理與實現。討論了高精密電源的PWM技術原理及實現,并由此設計了FPGA所需電源系統。給出了配置電路設計、數據通信及接口電路的實現。開發了上層控制軟件來控制各路脈沖時序及屬性。 該電路工作頻率200MHz,輸出脈沖最小寬度可達到10ns,最大寬度可達到us甚至ms量級。可以同時提供l路同步脈沖和7路脈沖,并且7路脈沖相對于同步脈沖的延遲時間可調,調節步長為5ns。

    標簽: FPGA 多路 脈沖

    上傳時間: 2013-06-15

    上傳用戶:ZJX5201314

  • 基于ADE7878芯片的諧波電能表的設計與校表流程

    基于ADE7878芯片的諧波電能表的設計與校表流程:本文主要介紹了ADI公司最新推出的三相高精度多功能電能計量芯片ADE7878,以及其在諧波計量中的應用,重點闡述了ADE7878的功能特點,典型電路

    標簽: 7878 ADE 芯片 電能表

    上傳時間: 2013-07-29

    上傳用戶:釣鰲牧馬

  • 開關型單兩節鋰離子鋰聚合物充電管理芯片

    HT6298A 為開關型單節或兩節鋰離子/鋰聚合物電池充電管理芯片,非常適合于便攜式設備的充電管理應用。HT6298A 集內置功率MOSFET、高精度電壓和電流調節器、預充、充電狀態指示和充電截止等功

    標簽: 開關 充電管理芯片 鋰離子 鋰聚合物

    上傳時間: 2013-06-22

    上傳用戶:417313137

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