21ic 基于cpld的高压电力线fsk modem设计.htm

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            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">所以我们可以在CPLD的FSK信号输出端后，加入一个低通滤波器来滤除方波的高频谐波分量，滤波器输出的则是对应于方波的同频率的正弦信号，经过缓冲放大后即可输出FSK信号。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">3.2 解调部分</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">FSK信号是通过波形变换电路（由比较电路及缓冲放大电路组成）变换成为同频同相的方波。CPLD对方波进行频率识别，并在数据输出端输出解频后的数据流。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">3.3 技术指标</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">载波上限频率—3260Hz。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">载波下限频率—2460Hz。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">载波中心频率—2860Hz。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">波特率—300bps，600bps，1200bps。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">调制方式—FSK。数据为'1'时，输出在2860～3260Hz之间的正弦波；数据为'0'时，输出在2460～2860Hz之间的正弦波。<B><BR><BR><A 
            href="http://www.21ic.com/info/images/dpj/200401/8e.gif">图4 
            过零检测电路</A><BR><BR>4 硬件设计</B></P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">4.1 输入缓冲及输出缓冲</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">计算机一般是通过串口传输数据，所以要用RS232TTL转换芯片MAX232来进行电平转换，同时通过缓冲器CD4050来隔离并驱动后级，如图2所示。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">4.2 输出滤波器，输出放大器<IMG height=229 hspace=1 
            src="21IC 基于CPLD的高压电力线FSK MODEM设计.files/8f.gif" width=364 
            align=right vspace=1 border=0></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">因为需要滤掉载波下限频率的三次倍频7380Hz（2460Hz×3）以上的频率，因此该滤波器的截至频率设计为4000Hz（&gt;3260Hz）。为了减小体积，这里采用了Maxim公司的开关电容（switched 
            capacitor）滤波器MAX7411。MAX7411是一个五阶低通椭圆开关电容滤波器，具有非常快的下降度且电路十分简洁。图3是由MAX7411构成的滤波器。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">INPUT为输入频率fIN，OUTPUT为输出频率fout'CLOCK为截至频率fc。该滤波器的效果如表2所列。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">由表2可见，在1.25fc处信号衰减达到-38.5dB，已经可以忽略了。<BR><BR><B>表2 
            MAX7411的滤波参数</B></P>
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                <TD align=middle width="16%">参&nbsp; 数</TD>
                <TD align=middle width="20%">条&nbsp; 件</TD>
                <TD align=middle width="18%">最&nbsp; 小</TD>
                <TD align=middle width="17%">典&nbsp;&nbsp; 型</TD>
                <TD align=middle width="16%">最 大</TD>
                <TD align=middle width="13%">单&nbsp; 位</TD></TR>
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                <TD align=middle width="16%" rowSpan=8>插入增益</TD>
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                <TD align=middle width="13%" rowSpan=8>dB</TD></TR>
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                <TD align=middle width="20%">fIN=1.25fc</TD>
                <TD align=middle width="18%">　</TD>
                <TD align=middle width="17%">-38.5</TD>
                <TD align=middle width="16%">-34</TD></TR>
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                <TD align=middle width="20%">fIN=1.43fc</TD>
                <TD align=middle width="18%">　</TD>
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                <TD align=middle width="16%">-35</TD></TR>
              <TR class=main>
                <TD align=middle width="20%">fIN=3.25fc</TD>
                <TD align=middle width="18%">　</TD>
                <TD align=middle width="17%">-37.2</TD>
                <TD align=middle width="16%">-35</TD></TR></TBODY></TABLE>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">我们的截止频率是4000Hz，即4000=1.25×fC。所以fc=3200Hz。该频率由CPLD产生。</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">为了能够推动后级设备，必须在滤波器之后加上输出放大器，这里采用FC411。电路为普通的反相放大器电路。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">4.3 输入放大器和波形变换电路</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">如图4所示，输入的FSK和正弦信号经过运放TLE2037放大后，输入比较器LM311进行过零点检测。由于在接地处有较强的噪音，因此必须在电路设计上考虑抗干扰的问题，如采取隔离、浮地等措施。LM311是一款高速比较器，比较速度最在为165ns，它的输出兼容TTL和MOS电路。LM311通过过零检测，把FSK波形转换成方波输入CPLD，由CPLD进行频率分析，从而实现解频的目的。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>5 软件设计</B></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">该系统软件最主要的部分就是调制和解调软件的设计，还有一部分是滤波器的时钟产生及工作状态指示与工作模式选择。<IMG 
            height=187 hspace=1 src="21IC 基于CPLD的高压电力线FSK MODEM设计.files/8g.gif" 
            width=367 align=right vspace=1 border=0></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">此系统可以选择300bps、600bps、1200bps三种波特率，由外部的跳线决定。</P>
            <P 
style="TEXT-INDENT: 30px">工作指示用来指示波特率及系统是否繁忙。如果需要还可以输出同步的时钟信号。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">5.1 调制部分</P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">如图5所示，在时钟的上升沿检测数据输入引脚的状态，如果状态变化，则检测当前的波形是否完整（为了保证相位的稳定，要求必须在最靠近波形零点的地址切换频率），如是则切换输出频率。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">5.2 解调部分</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 30px">如图6所示，在时钟的上升沿检测FSK信号的频率，并切换输出的数据。</P>
            <P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>结语</B></P>
            <P 
            style="TEXT-INDENT: 30px">原来采用MCU调制和解调，但是MCU的速度极大的影响了系统性能，尤其是抗干扰能力，使得决定采用高速的比较器和CPLD来进行调制和解调，使得系统的整体性能得到了较大的提高，目前已用于100kV的高压电力线上的控制数据传输。 
            </SPAN></P>
            <P></P></DIV></TD></TR>
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                <TD width=75>
                  <P>【<A 
                  href="http://www.21ic.com/new_info/news/review.asp?title=基于CPLD的高压电力线FSK MODEM设计target=" 
                  _blank?>发表评论</A>】</P></TD>
                <TD width=10></TD>
                <TD width=79>【<A 
                  href="http://www.21ic.com/new_info/news/sendmail.asp?num=基于CPLD的高压电力线FSK MODEM设计">推荐</A>】</TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR>
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