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究与设计

  • 一种16位音频SigmaDelta模数转换器的研究与设计.rar

    Sigma-Delta A/D转换器利用过采样,噪声整形和数字滤波技术,有效衰减了输出信号带内的量化噪声,提高了信噪比。与传统的Nyquist转换器相比,它降低了对模拟电路性能指标和元件精度的要求,简化了模拟电路的设计,降低了生产成本。 本论文在对Sigma-Delta A/D转换器原理研究的基础上,基于TSMC0.18um工艺,采用1.8V工作电源,128倍的过采样率,6.4MHz的采样频率,设计了一个主要应用于音频信号处理的Sigma-Delta A/D转换器,分辨率达到16位。在调制器的设计中,本文采用了多级噪声整形MASH(2-1)级联调制器结构,同时,考虑了各种非理想因素对系统性能的影响,在SDtoolbox工具的帮助下使用Simulink进行调制器系统设计。并使用Cadence Spectre对模块电路进行设计仿真,包括运放,比较器,带隙基准电压源,CMOS开关,非交叠时钟产生电路等。在数字抽取滤波器的设计中,采用了分级抽取技术,使用MATLAB软件中的SPTool和FDATool工具对各级抽取滤波器进行优化设计。并在原有的滤波器算法的基础上,采用了CIC滤波器和半带滤波器,设计出了运算量和存储量都相对少的三级抽取滤波器系统,大大降低了功耗和面积。 论文的仿真结果表明,所设计的Sigma-Delta A/D转换器信噪比达到102.3dB,满足系统需要的16位精度要求。 关键词:Sigma-Ddta; 信噪比; 多级噪声整形; 数字抽取滤波器

    标签: SigmaDelta 音频 模数转换器

    上传时间: 2013-06-27

    上传用户:songyuncen

  • 光伏并网发电系统的研究与设计.rar

    在能源枯竭环境污染日益严重的今天,光伏发电结合其自身的特点,日益得到各国的重视并将成为各国竞向发展的热点。而光伏并网发电又是光伏利用中的发展趋势,基于此,本文对单相并网发电系统进行了研究,并设计了一台1.5KW的单相光伏并网装置。在对主电路拓扑、MPPT、防孤岛效应、逆变并网控制方法详细分析的基础上,选用了一种双重BOOST前级电压匹配、后级全桥逆变的非隔离型的主电路拓扑结构,这种结构具有前级DC/DC变换控制简单、中间直流母线电压波动小、效率高、体积小等优点。MPPT采用后级实现方式;防孤岛效应采用有被动和主动两种方式;逆变并网控制是光伏并网发电系统中最为重要的环节,其功能作用是把前级的直流电转化为与电网电压同频同相的交流电与电网并联,并使其输出电流为单位功率因数、总谐波畸变率小于5%,本文对各种逆变并网控制策略分析比较的基础上,采用了带有电网电压前馈补偿的瞬时电流控制方式来实现。系统整体以UC3875和TMS320LF2812为控制核心,前级有UC3875进行双环控制直流母线电压,后级最大功率跟踪、防孤岛效应、逆变并网、并联通讯及故障保护有TMS320LF2812来实现。本文总体工作包括详细的理论分析、主电路设计、软件及硬件电路的设计、调试及实验波形分析等。

    标签: 光伏并网 发电系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:924484786

  • GPRS无线数据传输终端研究与设计.rar

    随着电力系统自动化技术的发展,电机与通信的结合日益紧密,数据监控方式也在发生着变化。传统的电机监控方式的监控者和被监控对象都是固定的,无论任何一端都无法随意移动;并且针对偏僻、偏远地域监控不容易实现。所以传统的的方式已经无法满足电力系统日益发展的要求。GPRS采用分组交换方式,仅在实际传送和接收数据时才占有无线资源,基于GPRS的无线传输系统能实现远程的无线数据传输,并且组网方便、灵活。随着Internet技术的推广和GPRS通信技术的发展,GPRS网络通信以其更加低廉的价格和永远在线的性能有着不可估量的发展前景。无线传输终端也在各行各业有着广泛的应用前景。 本文首先介绍了GPRS技术的特点和应用,以及基于GPRS网络的传输协议,然后提出了一种基于GPRS的无线传输终端设计方案。基本思想是将GPRS传输终端经由GPRS网接入Internet网,实现数据终端与监控中心的数据交换。设计中选择采用内嵌了TCP/IP协议的Rabbit2000为控制模块,选用SIM100作为无线模块。Rabbit2000微处理器是美国Z-World公司专为面向Internet的嵌入式系统而设计的MCU,它很好地解决了存储空间、运行速度、网络通信以及程序开发的问题。 文中给出了系统的硬件和软件设计。硬件包括控制单元的存储扩展,与模块的接口电路以及外围电路。软件设计采用Dynamic C语言编写,主要包括了两个部分,PPP协议及数据传输的实现,在实现数据传输的基础上,对UDP和TCP传输方式进行比较,选择适合电机远程监控的方案。

    标签: GPRS 无线数据 传输终端

    上传时间: 2013-07-11

    上传用户:daoxiang126

  • 风力发电机系统变速恒频控制器的研究与设计.rar

    目前,能源危机与环境污染已经备受关注,被各个国家提上纪事日程。在众多的新能源中,风能以它可再生、清洁、无污染等特点受到人们的青睐。在风力发电技术上也从独立型逐渐向并网型转变,因此并网技术已成为主流。由于变速恒频具有发电量大,对风电场风速的变化适应性好具有较高的叶尖速比等优点,所以变速恒频必然会取代恒速恒频。实现变速恒频的风力发电机组有很多种,其中永磁同步直驱式风力发电机由于不需要齿轮箱,因而改善风能转换效率,减小维护,降低了噪音,提高可靠性,本文以永磁同步直驱式发电系统为研究对象。 本文针对永磁同步直驱式发电双PWM变换器系统,首先在对变速恒频理论研究的基础上,对风力机的数学模型进行了分析,完成了对风力机的最大风力跟踪模拟仿真。由于发电机发出的电随着风速的不断变化,因此就靠控制变换器来实现恒压恒频的电压并送入电网。其次在对永磁同步发电机和变换器的数学模型研究的基础上提出了对整流侧和电网侧变换器分开控制,控制整流器来控制发电机的转速,控制逆变器来实现稳压和恒频的向电网输送电压。并对逆变器侧的直流电容和电感选值给出了范围,在这些理论基础上对逆变器进行了MATLAB/SIMULINK仿真,给出了仿真结果。在前面理论分析的基础上,针对逆变器部分做了硬件和软件的设计。选用智能功率模块(IPM)作为逆变器,采用霍尔电压、电流传感器实现了对电压电流的采样,控制器选用TMS320F2407A,并制作了对采样信号处理电路板、PWM信号处理电路板和传感器电路板,编写了程序。

    标签: 风力发电机 变速恒频

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:youlongjian0

  • 基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计.rar

    随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗,以及由此带来的能源危机与环境污染日益加剧,近年来世界各国都在积极寻找和开发新的、清洁、安全可靠的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,是理想的可再生能源。20世纪70年代后,太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分,并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。 由于太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心部件和能源供给部分,因此在光伏发电系统仿真模型的研究中,太阳电池阵列仿真模型的研究至关重要。本文根据硅太阳电池的工程用数学模型建立了太阳能电池阵列的MATLAB仿真模型,分析了太阳辐射强度和温度对太阳电池阵列仿真模型精度的影响,提出了在不同太阳辐射强度时参数的优化设计计算公式,并将仿真结果与实际太阳电池阵列的测量结果进行了比较。 基于太阳能电池阵列的仿真模型,本文建立了太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪MATLAB仿真模型,并对两种常用最大功率点跟踪方法进行了仿真比较研究,验证了理论分析的正确性。 本文针对目前应用广泛的太阳能独立光伏发电系统进行了研究,对系统中常用的DC/DC变换器拓扑及其优缺点进行了总结,并研究了一种新的带有双向变换器的太阳能独立光伏发电系统,对其主电路参数进行了设计,完成了基于TMS320F2812 DSP控制系统的硬件电路设计和软件设计。

    标签: DSP 太阳能 光伏发电系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:sclyutian

  • 基于DSP控制的高频开关电源PFC研究与设计.rar

    开关电源具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点,广泛应用于电子整机与设备中,在以往的AC-DC电路中,由二极管组成的不可控整流器与电力网相接,为在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网,使得功率因数较低。为了提高AC-DC电路输入端的功率因数,采用了功率因数校正。 本文采用TMS320F2812实现开关电源的功率因数校正,分析了DSP实现功率因数校正的控制方法和具体实现,对于软件中参数的标么值实现进行了理论推导,为了使输出功率在输入电压变化的一定范围内保持不变,采用了前馈电压,对于数字PI调节环采用了抑制积分饱和的方法,以防止系统失控。 论文中通过对AC-DC整流电路和加入Boost功率因数校正后的电路进行了Matlab的仿真,通过输入电压和输入电流波形的比较,可以很容易地看到功率因数的提高。 在具体的电路实现中,采用霍尔元件检测输入电感电流、输入电压和输出电压,经过DSP的A/D采样后,在DSP内部经过程序计算,输出PWM波形驱动MOSFET的开通与关断,使输入电感电流波形与输入电压波形一致。 本文实现了系统仿真,给出了仿真波形,分析了硬件设计电路并完成了电路的局部仿真,软件编程方面给出了主程序和各个子程序的软件流程图,提出了以后研究的方向。

    标签: DSP PFC 控制

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:baobao9437

  • 基于USB2.0FPGA的高速数据采集系统的研究与设计.rar

    随着科学技术的快速发展和数据采集系统的广泛应用,人们对数据采集系统的速度、精度、易操作性以及实时性的要求也在不断地提高。通用串行总线USB作为一种新型的微机总线接口规范,以其使用方便、易于扩展、速度快等优点而被广泛地应用于数据采集系统中。现场可编程门阵列最大的特点是结构灵活,开发周期较短,适合于实时信号处理,已被广泛应用于通信、数据采集、图像处理等诸多领域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述优点,设计了一种基于USB2.0技术和FPGA技术相结合的高速数据采集系统。 @@ 首先,对数据采集基本理论及系统相关技术进行了简单地介绍。 @@ 其次,对以ADC转换器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)为控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56,简称FX2)为主的数据采集系统进行了硬件设计和分析,并在此设计的基础上给出相应的原理图、PCB。硬件设计主要包括FPGA与ADC和FX2之间的接口电路设计以及硬件逻辑设计。 @@ 再次,根据系统需求,对系统软件部分进行了设计,分三部分:一是为满足FX2在USB上的最大传输速率而编写的固件程序;二是在PC机中的WindowsXP系统下利用GPD编写USB设备驱动程序;三是充分了解FX2的主要功能特点,并编写出应用程序。 @@ 最后,对系统的软硬件进行了调试,给出了调试结果和分析,对出现的问题给出了解决方案。结果表明,系统符合设计要求。 @@关键词:USB2.0;FPGA;SOPC;数据采集;固件;

    标签: FPGA USB 2.0

    上传时间: 2013-06-21

    上传用户:cath

  • 基于FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计.rar

    互联网、移动通信、星基导航是21世纪信息社会的三大支柱产业,而GPS系统的技术水平和发展历程代表着全世界卫星导航系统的发展状况。目前,我国已经成为GPS的使用大国,卫星导航产业链也已基本形成。然而,我们对GPS核心技术(即如何捕获卫星信号并保持对信号的跟踪)的研究还不够深入,我国GPS产品的核心部分多数还是靠进口。因此,对GPS核心技术的研究是非常紧迫的。 本文首先介绍了GPS的定位原理,之后阐述了GPS接收机的基本原理一直接扩频通信和GPS信号的结构与特性。从这些方面出发研究接收机基带处理器的捕获与跟踪设计方案。 设计过程中,先详细分析了滑动相关的捕获算法和基于FFT的快速捕获算法,并利用matlab进行了验证。由于前者灵活性好且可捕获到高精度的码相位和载波频率,适合于本文的硬件接收机,所以本文确定了滑动相关的捕获方案。 接着分析了跟踪环路的特点,跟踪模块采用码跟踪环和载波跟踪环耦合的方法实现。由于GPS系统通常工作在非常低的信噪比环境中,而非相干环在低信噪比下环路跟踪性能较好,所以码跟踪环采用非相干(DDLL)环实现。这种跟踪环路采用的鉴相器是能量鉴相器,对数据的调制和载波相位都不敏感,鉴相器不会产生不确定量。由于输入信号存在180°相位翻转,而COSTAS锁相环允许数据调制,对I支路和Q支路信号的180°相位翻转不敏感,所以载波跟踪环采用COSTAS锁相环实现。上述算法在matlab环境下得到了验证。 基带处理器电路的主要模块在Quartus II8.0开发平台上利用VHDL硬件描述语言实现。然后利用EDA仿真工具ModelSim-Altera6.1g进行了逻辑仿真。本设计满足系统功能和性能的要求,可以直接用于实时GPS接收机系统的设计中,为自主设计GPS接收机奠定了基础。 最后,由于在弱电磁环境下,捕获失锁后32PPS信号会丢失。所以设计了一个能授时和守时的算法去得到与GPS时同步的精确授时秒信号。并且实现了这个算法。

    标签: FPGA GPS 接收机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:zuozuo1215

  • 基于FPGA的烤烟自动控制系统的研究与设计.rar

    烟叶烘烤是烟叶生产中一个非常重要的环节,为保证烟叶烘烤的质量,需要有效的控制温度和湿度让其按照“三段式”工艺曲线进行变化。本文通过对三段式工艺的分析,构建了以FPGA为控制核心,采用数字式温湿度传感器进行温湿度测量的烤烟自动控制系统。 整个系统的实现是基于CYCLONEⅡ系列的FPGA器件EP2C8Q208C8进行的。同时对系统的配置电路、驱动电路、显示控制电路、语音提示和温湿度测量电路进行了设计,并给出了各个模块的电路原理图。由于温湿度测量是系统设计实现的重要部分,所以本文重点讨论了温度传感器DS18820和湿度传感器HS1101的性能特点、工作原理、处理次序和设计流程。针对烟叶烘烤过程中烤房温湿度的测量和控制中,存在的强时变、大时滞、非线性的问题,采用了模糊控制算法进行控制,并给出了模糊控制器设计的方法。另外,为方便用户调用烟叶烘烤中经验曲线,提出了使用EEPROM对烘烤经验曲线参数进行处理。而且讨论了如何通过I2C总线与EEPROM进行读写操作进而实现参数的保存和读取。系统的测试结果表明烤烟自动控制系统基本上达到了实际的要求,具有一定的先进性。

    标签: FPGA 自动控制系统

    上传时间: 2013-04-24

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  • 基于FPGA的任意波形发生器的研究与设计.rar

    随着科学技术的飞速发展,电子测量技术被广泛应用在电子、机械、医疗、测控及航天等各个领域,而电子测量技术要用到各种形式的高质量信号源,因此任意波形发生器的研制就具有非常重要的现实意义。 本文便是基于DDS(DirectDigitalSynthesis)技术进行任意波形发生器研制的。要求可以产生正弦波、方波、三角波与锯齿波等常规波形,而且能够产生任意波形,从而满足研究的需要。具体工作如下: (一)介绍国内外关于任意波形发生器研究的发展情况,阐述频率合成技术的各种方式与技术对比情况,并选定直接数字频率合成技术进行研制。 (二)介绍系统的硬件设计构成与功能实现,并对系统部件进行逐一细述。选用单片机作为控制模块,使用FPGA实现DDS功能作为技术核心,并对外围电路的设计与接口技术进行分析。 (三)讲述DDS的工作原理、工作特点与技术指标,并基于FPGA芯片EP1C3T144C8进行设计,通过使用相位累加器与波形ROM等模块,实现DDS功能。同时辅以使能模块与行列式键盘,实现各种波形的灵活输出。 (四)给出系统产生的测试数据,并对影响频谱纯度的杂散与噪声产生的原因进行分析。

    标签: FPGA 任意波形发生器

    上传时间: 2013-04-24

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