低密度校驗(yàn)碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個(gè)，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實(shí)現(xiàn)簡單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實(shí)可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗(yàn)矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計(jì)方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過對母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)可變碼長、可變碼率，一般編譯碼器需同時(shí)支持多個(gè)亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點(diǎn)在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個(gè)亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實(shí)現(xiàn)；（偽）隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對硬件實(shí)現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時(shí)簡化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級(jí)降低為4級(jí)；為了縮短編碼延時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)安排每一級(jí)流水線計(jì)算所需的時(shí)鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢：相比RU算法，新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗(yàn)證。 通過在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)測表明，上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的價(jià)值。 目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來的研究重點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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現(xiàn)代IC設(shè)計(jì)中，隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜度的增長，驗(yàn)證成為最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。在現(xiàn)代ASIC設(shè)計(jì)中，很難用單一的驗(yàn)證方法來對復(fù)雜芯片進(jìn)行有效的驗(yàn)證，為了將設(shè)計(jì)錯(cuò)誤減少到可接受的最小量，需要將一系列的驗(yàn)證方法和工具結(jié)合起來。 在64位全定制嵌入式CPU設(shè)計(jì)過程中，使用了多種驗(yàn)證技術(shù)和方法，并將FPGA驗(yàn)證作為ASIC驗(yàn)證的重要補(bǔ)充，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)正確的可靠性。 論文首先介紹了64位CPU的結(jié)構(gòu)，結(jié)合選用的Xilinx的Virtex
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文重點(diǎn)研究的是補(bǔ)償編碼鍵控(CCK)的調(diào)制與解調(diào)算法原理，以及基于FPGA進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。作為IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵的調(diào)制技術(shù)，CCK碼具有良好的相關(guān)特性，能夠在高速率傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)有效的克服多徑效應(yīng)。本文首先對WLAN的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行了簡單介紹，對其中的IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，并著重分析了其物理層基帶部分的結(jié)構(gòu)和規(guī)范。然后系統(tǒng)的介紹了CCK碼的特點(diǎn)，重點(diǎn)對11Mb/s模式下基于“基本CCK碼字集”的CCK調(diào)制原理和基于快速沃爾什變換(FWT)塊的CCK解調(diào)原理進(jìn)行了分析討論。接下來通過在Matlab中對調(diào)制和解調(diào)方案的仿真，得到了正確的理論數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。最后在Xilinx公司的ISE6.2開發(fā)環(huán)境下，使用硬件描述語言Verilog HDL對CCK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)在FPGA中進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后將整個(gè)系統(tǒng)在ModelSim中進(jìn)行了功能仿真。理論分析和仿真結(jié)果的比較表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)是正確的，而且系統(tǒng)性能良好。 本文所設(shè)計(jì)的基于FPGA的CCK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)具有集成度高、穩(wěn)定性強(qiáng)和能夠在線軟件更新等特點(diǎn)。研究成果可以給將來設(shè)計(jì)更高性能、更高集成度的基帶WLAN芯片提供基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： CCK 基帶 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)字電視已逐漸成為現(xiàn)代電視的主流。利用今年是奧運(yùn)年的契機(jī)，研究和推廣數(shù)字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國出臺(tái)的數(shù)字多媒體/電視廣播(DMB-T)標(biāo)準(zhǔn)，確立了中國自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以此來發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視事業(yè)，不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質(zhì)、文化要求，還可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。 本課題在深入研究DMB-T國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，首先對系統(tǒng)的調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)規(guī)劃，然后對信道調(diào)制的星座映射、系統(tǒng)信息插入、幀體數(shù)據(jù)處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真，并驗(yàn)證了其正確性。 3780個(gè)子載波的時(shí)域同步正交多載波技術(shù)(TDS-OFDM)是DMB-T調(diào)制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于載波數(shù)不是2的整數(shù)次冪，考慮到實(shí)現(xiàn)的有效性，不能采用現(xiàn)已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對調(diào)制系統(tǒng)中特有的3780點(diǎn)IFFT，課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點(diǎn)和性能，綜合利用了三種算法優(yōu)勢，考慮了算法的復(fù)雜度、運(yùn)算的速度、資源的消耗，設(shè)計(jì)出一種新的算法，進(jìn)行了Matlab驗(yàn)證和基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的仿真。分析表明，該算法所需的加法、乘法次數(shù)已很逼近4096點(diǎn)FFT算法。 DMB-T發(fā)射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波，由于其0.05的滾降系數(shù)在實(shí)現(xiàn)中比較苛刻，所以是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優(yōu)濾波的方法設(shè)計(jì)了169階數(shù)字濾波器，其阻帶衰減達(dá)到了46.9dB，完全符合標(biāo)準(zhǔn)的要求；利用四倍插值的方法實(shí)現(xiàn)了I、Q合路的該濾波器的FPGA設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，顯著降低了濾波器的運(yùn)算量，大大節(jié)約了實(shí)現(xiàn)該濾波器所需的乘法器資源。
標(biāo)簽： FPGA DMBT 信道 調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,它結(jié)合了微電子技術(shù)、電路技術(shù)和EDA(Electronics Design Automation)技術(shù)。隨著它的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展,使設(shè)計(jì)電路的規(guī)模和集成度不斷提高,同時(shí)也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。離散傅立葉變換(DFT)作為數(shù)字信號(hào)處理中的基本運(yùn)算,發(fā)揮著重要作用。而快速傅里葉變換(FFT)算法的提出,使離散傅里葉變換的運(yùn)算量減小了幾個(gè)數(shù)量級(jí),使得數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)變得更加容易。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的核心技術(shù)之一,因此對FFT算法及其實(shí)現(xiàn)方法的研究具有很強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文主要研究如何利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法,研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FFT信號(hào)處理器。該設(shè)計(jì)采用高效基-16算法實(shí)現(xiàn)了一種4096點(diǎn)FFT復(fù)數(shù)浮點(diǎn)運(yùn)算處理器,其蝶形處理單元的基-16運(yùn)算核采用兩級(jí)改進(jìn)的基-4算法級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn),僅用8個(gè)實(shí)數(shù)乘法器就可實(shí)現(xiàn)基-16蝶形單元所需的8次復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算,在保持處理速度的優(yōu)勢下,比傳統(tǒng)的基-16算法節(jié)省了75％的乘法器邏輯資源。 在重點(diǎn)研究處理器蝶形單元設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,本文完成了整個(gè)FFT處理器電路的FPGA設(shè)計(jì)。首先基于對處理器功能和特點(diǎn)的分析,研究了FFT算法的選取和優(yōu)化,并完成了處理器體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上,以提高處理器處理速度和減小硬件資源消耗為重點(diǎn)研究了具體的實(shí)現(xiàn)方案,完成了1.2萬行RTL代碼編程,并在XILINX公司提供的ISE 9.1i集成開發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了處理器各個(gè)模塊的RTL設(shè)計(jì)：隨后,以XILINX Spartan-3系列FPGA芯片xc3S1000為硬件平臺(tái),完成了整個(gè)FFT處理器的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)過仿真驗(yàn)證,本文所設(shè)計(jì)的FFT處理器芯片運(yùn)行速度達(dá)到了100MHz,占用的FPGA門數(shù)為552806,電路的信噪比可以達(dá)到50dB以上,達(dá)到了高速高性能的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA FFT 信號(hào)處理器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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伴隨著多媒體顯示和傳輸技術(shù)的發(fā)展,人們獲得了越來越高的視聽享受。從傳統(tǒng)的模擬電視,到標(biāo)清、高清、全高清。與顯示技術(shù)發(fā)展結(jié)伴而行的是顯示接口技術(shù)的發(fā)展,從模擬的AV端子,S-Video和VGA接口,到數(shù)字顯示的DVI接口,技術(shù)上經(jīng)歷了一個(gè)從模擬到數(shù)字,從并行到串行,從低速到高速的發(fā)展過程。 HDMI是最新的高清晰度多媒體接口,它的規(guī)范由Silicon Image等七家公司提出,具有帶寬大,尺寸小,傳輸距離長和支持正版保護(hù)等功能,符合當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展潮流,一經(jīng)推出,就獲得了巨大的成功。成為平板顯示器、高清電視等設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口之一,并獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。 從上世紀(jì)80年代XILINX發(fā)明第一款FPGA芯片以來,FPGA就以其體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活,運(yùn)算速度快,編程方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用與IC設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制、視頻處理、通信系統(tǒng)、航空航天等諸多方面。 本文利用ALTERA的一款高端FPGA芯片EP2S180F1508C3為核心,配合Silicon Image的專用HDMI接收芯片搭建了一個(gè)HDMI的接收顯示平臺(tái)。針對HDMI帶寬寬,數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),使用了新型的DDR2 SDRAM作為視頻信號(hào)的輸入和輸出緩沖。在硬件板級(jí)設(shè)計(jì)上,針對HDMI和DDR2的相關(guān)高速電路,采用了一系列的高速電路設(shè)計(jì)方法,有效的避免了信號(hào)的反射,串?dāng)_等不良現(xiàn)象。同時(shí)在對HDMI規(guī)范和DDR2 SDRAM時(shí)序規(guī)范的深入研究的基礎(chǔ)上,在ALTERA的開發(fā)平臺(tái)QUARTUSII上編寫了系統(tǒng)的頂層模塊和相關(guān)各功能子模塊,并仿真通過。 論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1、論文研究了最新的HDMI接口規(guī)范和新型存儲(chǔ)器件DDR2的時(shí)序規(guī)范。 2、論文搭建的整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)龐大,涉及到相關(guān)的規(guī)范、多種芯片的資料、各種工具軟件的使用、原理圖的繪制和PCB板的布局布線,直至后期的編程仿真,花費(fèi)了作者大量的時(shí)間和精力。 3、論文首次使用FPGA來處理HDMI信號(hào)且直接驅(qū)動(dòng)顯示器件,區(qū)別于-般的ASIC方案。 4、論文對高速電路特別是的DDR2布局布線,采用了一系列的專門措施,具有一定的借鑒價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA HDMI 顯示系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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PWM(脈沖寬度調(diào)制)是一種利用數(shù)字信號(hào)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(hào)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(tái)，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。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時(shí)代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時(shí)代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法時(shí)往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實(shí)時(shí)性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個(gè)問題提供了一個(gè)新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢做了詳細(xì)的研究，并對課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識(shí)。接下來對三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)速度快，不依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點(diǎn)。運(yùn)用matlab仿真軟件，對該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語言通過編程實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，采用FPGA來實(shí)現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：Ruzzcoy
在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動(dòng)領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計(jì)及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號(hào)分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點(diǎn)仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個(gè)主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計(jì)了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計(jì)完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真，驗(yàn)證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)，采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時(shí)間： 2013-07-23
上傳用戶：kristycreasy
本論文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)為8位二進(jìn)制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線性FIR數(shù)字濾波器的性質(zhì)、結(jié)構(gòu),根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿足數(shù)字濾波器的要求,對系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對數(shù)字濾波器原理進(jìn)行了證明。同時(shí)簡述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計(jì)流程。 其次,論文說明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語言在Modelsim環(huán)境下進(jìn)行了功能測試。對于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡單的系數(shù)乘法直接進(jìn)行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設(shè)計(jì)。而對普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實(shí)現(xiàn)了乘積的運(yùn)算；另外,在本設(shè)計(jì)進(jìn)行部分積累加時(shí),采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)已對系數(shù)進(jìn)行了放大,而輸出時(shí)又要將結(jié)果相應(yīng)的縮小,所以在累加時(shí),提前對部分積縮小,從而減少了運(yùn)算量,從時(shí)間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進(jìn)行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結(jié)果和Matlab中原理驗(yàn)證時(shí)得到的理想值進(jìn)行了比較,并對所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明：本16階FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達(dá)150MHz以上。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字 濾波器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-15
上傳用戶：lanwei
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