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DDS-FPGA

基于FPGA的PWM發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì)

PWM(脈沖寬度調(diào)制)是一種利用數(shù)字信號來控制模擬電路的控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電源、電機(jī)、伺服系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子控制器、功率控制等電力電子設(shè)備。PWM技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，也是變頻技術(shù)的核心，同時(shí)在機(jī)床，液壓位置控制系統(tǒng)等機(jī)械裝置中也發(fā)揮著重要的作用。PWM技術(shù)已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，因此研究PWM發(fā)生器對于基礎(chǔ)理論的發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)都有十分重要的意義。論文研究的主要內(nèi)容是用任意波形作為調(diào)制信號通過特定的方法來產(chǎn)生所需要的PWM波形，任意波形的合成和PWM波形的生成是兩個(gè)主要任務(wù)。任意波形的合成是課題設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，也是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。論文中波形合成采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。DDS技術(shù)以相位為地址，通過查找離散幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行波形合成，具有輸出波形相位變化連續(xù)、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速率快的優(yōu)點(diǎn)，而且通過設(shè)置控制字可靈活方便地改變輸出頻率，是目前波形合成的主流方法。實(shí)現(xiàn)PWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法有多種。在綜合比較了單片機(jī)、DSP、ARM等常用開發(fā)工具特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出了一種以可編程邏輯器件(PLD)為主體，單片機(jī)輔助配合的設(shè)計(jì)方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電了技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程邏輯器件的集成度和容量越來越大，基于PLD的設(shè)計(jì)方法正逐步成為一種主流于段，是近些年來電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)熱點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)分為模擬波形產(chǎn)生、單片機(jī)控制電路、FPGA內(nèi)部功能模塊三大部分。FPGA部分的設(shè)計(jì)是以Altera公司的Quartus Ⅱ軟件為開發(fā)平臺，采用VHDL語言為主要輸入手段來完成內(nèi)部各功能模塊的設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真等調(diào)試工作，目標(biāo)載體選用性價(jià)比比較高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件；單片機(jī)控制電路主要負(fù)責(zé)控制字的設(shè)置和顯示，波形數(shù)據(jù)的接受與發(fā)送；用MATLAB軟件完成仟意波形的繪制和模擬任務(wù)。論文共分五章，詳細(xì)介紹了課題的背景、PWM發(fā)生器的發(fā)展和應(yīng)用以及選題的目的和意義等，論述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性，對外圍電路和FPAG內(nèi)部功能模塊的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了具體說明，并對仿真結(jié)果、系統(tǒng)的性能、存在的問題和改進(jìn)方法等進(jìn)行了分析和闡述。整個(gè)設(shè)計(jì)滿足PWM發(fā)生器的任務(wù)和功能要求，設(shè)計(jì)方法可行。

標(biāo)簽： FPGA PWM 發(fā)生器

上傳時(shí)間： 2013-06-03

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基于FPGA的擴(kuò)頻模擬信號源的設(shè)計(jì)

信號發(fā)生器是控制系統(tǒng)的重要組成部分。研制出較高精度、可靠性、可調(diào)參數(shù)的數(shù)字量信號發(fā)生器，對于促進(jìn)我國航空、航天、國防以及工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的發(fā)展均有重要意義。本文以直接頻率合成和偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為中心，對擴(kuò)頻通信的基本理論、信號源的結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方案。現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。論文介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計(jì)流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成原理(DDS)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機(jī)碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)電路。對于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實(shí)現(xiàn)。最后給出具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試，設(shè)計(jì)的信號發(fā)生器滿足要求，且結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、重量輕、體積小，具有良好的應(yīng)用前景。

標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻模擬信號源

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于FPGA的逆變器的研制

現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)是一種新型集成電路，可以將眾多的控制功能模塊集成為一體，具有集成度高、實(shí)用性強(qiáng)、高性價(jià)比、便于開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。單相全橋逆變器是逆變器的一種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對它的研究可以為三相逆變器研究提供參考，因此對單相全橋逆變器的分析有著重要的意義。本文研制了一種基于FPGA的SPWM數(shù)字控制器，并將其應(yīng)用于單相逆變器進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容包括：SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)以及逆變器硬件電路設(shè)計(jì)，并對試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了深入分析，提出了相應(yīng)的解決方案和減小波形失真的措施。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先對雙極性／單極性正弦脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行分析，選用適合高頻設(shè)計(jì)的雙極性調(diào)制。其次，詳細(xì)分析死區(qū)效應(yīng)，采用通過判斷輸出電壓電流之間的相位角預(yù)測橋臂電流極性方向，超前補(bǔ)償波形失真的方案。最后，采用電壓反饋實(shí)時(shí)檢測技術(shù)，對PWM進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分，完成了DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、電流極性判斷(零點(diǎn)判斷模塊和延時(shí)模塊)和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。針對仿真和實(shí)驗(yàn)中的毛刺現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生機(jī)理，給出常用的解決措施，改進(jìn)了系統(tǒng)性能。

標(biāo)簽： FPGA 逆變器

上傳時(shí)間： 2013-07-06

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基于FPGA的擴(kuò)頻信號發(fā)生器

本文以直接頻率合成和偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為中心，對擴(kuò)頻通信的基本理論、信號源的總體結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制、濾波器設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方案。首先介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計(jì)流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機(jī)碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)電路。對于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實(shí)現(xiàn)。分析與研究了射頻寬帶濾波器應(yīng)具有的傳輸特性，通過分析巴特沃思濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器和貝塞爾濾波器這幾種濾波器的頻譜特性，設(shè)計(jì)了發(fā)生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。

標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻信號發(fā)生器

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于FPGA的數(shù)字合成信號發(fā)生器

直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)采用全數(shù)字的合成方法，所產(chǎn)生的信號具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時(shí)相位連續(xù)、輸出相位噪聲低和可以產(chǎn)生任意波形等諸多優(yōu)點(diǎn)。在理論上對DDS的原理及其輸出信號的性能進(jìn)行了分析，采用FPGA實(shí)現(xiàn)了任意波形發(fā)生器，能夠產(chǎn)生三角波、鋸齒波、調(diào)頻波、調(diào)相波、調(diào)幅波和碎發(fā)等十幾種波形，并能通過串行口下載任意波形。在設(shè)計(jì)頻率調(diào)制電路時(shí)采用了頻率字運(yùn)算單元和相位累加器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，該方法既可實(shí)現(xiàn)寬帶線性調(diào)頻，又可實(shí)現(xiàn)非線性調(diào)頻。完成了軟件和硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。對實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了測試，結(jié)果表明性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字合成信號發(fā)生器

上傳時(shí)間： 2013-05-26

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基于QPSK調(diào)制的擴(kuò)頻系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)

QPSK是一種線性窄帶數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強(qiáng)和可用非相干解調(diào)等特點(diǎn)。擴(kuò)頻通信是從軍事通信中發(fā)展起來的一種高性能通信技術(shù)，具有抗干擾、抗多徑能力強(qiáng)和保密性好等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信中得到廣泛應(yīng)用。所以將QPSK技術(shù)應(yīng)用亍擴(kuò)頻通信具有重要的工程意義。本文對QPSK調(diào)制的擴(kuò)頻系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。本文介紹了擴(kuò)頻通信的原理及發(fā)展現(xiàn)狀，并對QPSK調(diào)制的原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。本文設(shè)計(jì)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)主要包括串并/并串轉(zhuǎn)換、差分編/解碼、DDS、擴(kuò)頻/解擴(kuò)、QPSK調(diào)制/解調(diào)等模塊，基于Altera公司的Quartus Ⅱ 4.1開發(fā)平臺對以上各模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和時(shí)序仿真.仿真結(jié)果證明：該系統(tǒng)能正確工作，完成了預(yù)定的目標(biāo)。本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有集成度高、可軟件升級等優(yōu)點(diǎn)，這為設(shè)計(jì)更高集成度和靈活性的通信系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。

標(biāo)簽： QPSK FPGA 調(diào)制擴(kuò)頻系統(tǒng)

上傳時(shí)間： 2013-06-19

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算法FPGA實(shí)現(xiàn)的直接數(shù)字頻率合成器

高精度的信號源是各種測試和實(shí)驗(yàn)過程中不可缺少的工具，在通信、雷達(dá)、測量、控制、教學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的頻率合成方法設(shè)計(jì)的信號源在功能、精度、成本等方面均存在缺陷和不足，不能滿足電子技術(shù)的發(fā)展要求，直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesis）DDS技術(shù)可以提供高性能、高頻高精度的信號源，方便地獲得分辨率高且相位連續(xù)的信號，基于FPGA的DDS技術(shù)提供了升級方便并且成本低廉的解決方案。　　本文對DDS的基本原理和輸出頻譜特性進(jìn)行理論分析，總結(jié)出雜散分布規(guī)律。同時(shí)以DDS的頻譜分析為基礎(chǔ)，給出了幾種改善雜散的方法。本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料采用傅立葉變換的方法對相位截?cái)鄷r(shí)DDS雜散信號的頻譜特性進(jìn)行了研究，得到了雜散分布的規(guī)律性結(jié)論，并應(yīng)用在程序設(shè)計(jì)程中；DDS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴于高速、高性能的數(shù)字器件，本文將FPGA器件和DDS技術(shù)相結(jié)合，確定了FPGA器件的整體設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)說明了各個(gè)模塊的功能和設(shè)計(jì)方法，并對其關(guān)鍵部分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了波形發(fā)生器數(shù)字電路部分的功能。軟件部分采用模塊設(shè)計(jì)方法，十分方便調(diào)試。為了得到滿足設(shè)計(jì)要求的模擬波形，本文還設(shè)計(jì)了幅度調(diào)節(jié)、D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波等外圍硬件電路。　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的基于DDS技術(shù)的多波形信號源基本能夠滿足普通學(xué)生實(shí)驗(yàn)室的要求。

標(biāo)簽： FPGA 算法數(shù)字頻率合成器

上傳時(shí)間： 2013-06-11

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數(shù)字信號處理的FPGA實(shí)現(xiàn)

本書比較全面地闡述了fpga在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用問題。數(shù)字信號處理的FPGA實(shí)現(xiàn) 本書共分8章，主要內(nèi)容包括典型fpga器件的介紹、vhdl硬件描述語言、fpga設(shè)計(jì)中常用軟件簡介、用fpga實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的數(shù)據(jù)規(guī)劃、多種結(jié)構(gòu)類型的fir數(shù)字濾波器的fpga實(shí)現(xiàn)、不同結(jié)構(gòu)fft的fpga實(shí)現(xiàn)、數(shù)字正交下變頻的fpga實(shí)現(xiàn)、cordic和dds的fpga實(shí)現(xiàn)等。本書緊密貼合工程實(shí)踐，以一個(gè)fpga設(shè)計(jì)開發(fā)人員的切身體會去敘述每一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，以一個(gè)fpga教學(xué)工作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)去梳理和組織繁雜的知識點(diǎn)。　　本書可作為高等院校通信、數(shù)字信號處理、電子工程等專業(yè)的本科生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的研究生和從事雷達(dá)、電子偵察、通信等工作的技術(shù)人員參考。

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號處理

上傳時(shí)間： 2013-06-04

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IP核實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)和ARM的串口通信(FPGA的51)

利用FPGA的51 ，IP核實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)和ARM的串口通信

標(biāo)簽： FPGA ARM 51 IP核

上傳時(shí)間： 2013-08-05

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基于FPGA數(shù)字頻率計(jì)的實(shí)現(xiàn)

基于FPGA數(shù)字頻率計(jì)的實(shí)現(xiàn)，文中有所有的源代碼，僅供參考。

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字頻率計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-08-05

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