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  • 可重构24bit音频过采样DAC的FPGA

    基于过采样和∑-△噪声整形技术的DAC能够可靠地把数字信号转换为高精度的模拟信号(大于等于16位)。采用这一架构进行数模转换具有诸多优点,例如极低的失配噪声和更高的可靠性,便于实现嵌入式集成等,最重要的是可以得到其他DAC结构所无法达到的精度和动态范围。在高精度测量,音频转换,汽车电子等领域有着广泛的应用价值。 本文采用∑-△结构以FPGA方式实现了一个具有高精度的数模转换器,在24比特的输入信号下,达到了约150dB的信噪比。作为一个灵活的音频DAC实现方案。该DAC可以对CD/DVD/HDCD/SACD等多种制式下的音频信号进行处理,接受并转换采样率为32/44.1/48/88.2/96/192kHz,字长为16/18/20/24比特的PCM数据,具备良好的兼容性和通用性。 由于非线性和不稳定性的存在,高阶∑-△调制器的设计与实现存在较大的难度。本文综合大量文献中的经验原则和方法,阐述了稳定的高阶高精度调制器的设计流程;并据此设计了达到24bit精度和满量程输入范围的的5阶128倍调制器。本文创新性地提出了∑-△调制器的一种高效率流水线实现结构。分析表明,与其他常见的∑-△调制器实现结构相比,本方案具有结构简单、运算单元少等优点;此外在同样信号采样率下,调制器所需的时钟频率大大降低。 文中的过采样滤波模块采用三级半带滤波器和一个可变CIC滤波器级联组成,可以达到最高128倍的过采样比,同时具有良好的通带和阻带特性。在半带滤波器的设计中采用了CSD编码,使结构得到了充分的简化。 本文提出的过采样DAC方案具有可重配置结构,让使用者能够方便地控制过采样比和调制器阶数。通过积分梳状滤波器的配置,能够获得32/64/128倍的不同过采样比,从而实现对于32~192kHz多种采样率输入的处理。在不同输入字长情况下,通过调制器的重构,则可以将调制器由高精度的5阶模式改变为功耗更低的3阶模式,满足不同分辨率信号输入时的不同精度要求。这是本文的另一创新之处。 目前,该过采样DAC已经在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件实现和验证。测试表明,对于从32kHz到192kHz的不同输入信号,该DAC模块输出1比特码流的带内信噪比均能满足24比特数据转换应用的分辨率要求。

    标签: FPGA bit DAC 24

    上传时间: 2013-07-08

    上传用户:从此走出阴霾

  • CCD图像的颜色插值算法研究

    论文研究了基于Bayer格式的CCD原始图像的颜色插值算法,并将设计的改进算法应用到以FPGA为核心的图像采集前端。出于对成本和体积的考虑,一般的数字图像采集系统采用单片CCD或CMOS图像传感器,然后在感光表面覆盖一层颜色滤波阵列(CFA),经过CFA后每个像素点只能获得物理三基色(红、绿、蓝)其中一种分量,形成马赛克图像。为了获得全彩色图像,就要利用周围像素点的值近似地计算出被滤掉的颜色分量,称这个过程为颜色插值。由于当前对图像采集系统的实时性要求越来越高,业内已经开始广泛采用FPGA来进行图像处理,充分发挥硬件并行运算的速度优势,以求在处理速度和成像质量两方面均达到满意的效果。。主要的工作内容如下:    本文首先介绍了彩色滤波阵列、图像色彩恢复和插值算法的概念,然后分析和研究了当下常用的颜色插值算法,如双线性插值算法、加权系数法等等,指出了各个算法的特点和不足;接下来针对硬件系统并行运算的特性和实时性处理的要求,结合其中两种算法的思路设计了适用于硬件的改进算法,该算法主要引入了方向标志位的概念以及平滑的边界仲裁法则来检测边界,借鉴利用梯度的三角函数关系来判断边界方向,通过简化且适用于硬件的方法计算加权系数,从而选择合适的方向进行插值。    在介绍了FPGA用于图像处理的优势后,针对FPGA的特点采用模块化结构设计,详细阐述了本文算法的软件实现过程及所使用到的关键技术;文章设计了一个以FPGA为核心的前端图像采集平台,并将改进插值算法应用到整个系统当中。详细分析了采集前端的硬件需求,讨论了核心芯片的选型和硬件平台设计中的注意事项,完成了印制电路板的制作。    文章通过MATLAB仿真得到了量化的性能评估数据,并选取几种算法在硬件平台上运行,得到了实验图片。最后结合图片的视觉效果和仿真数据对几种不同算法的效果进行了评估和比较,证明改进的算法对图像质量有所增强,取得了良好的效果。

    标签: CCD 图像 插值 算法研究

    上传时间: 2013-06-11

    上传用户:it男一枚

  • 基于FPGA的PCI接口的设计

    PCI(Peripheral Component Interconnect)局部总线是微型计算机中处理器、存储器与外围控制部件、扩展卡之间的互连接口,由于其速度快、可靠性高、成本低、兼容性好等特点,在各种计算机总线标准占有重要地位,基于PCI标准的接口设计已经成为相关项目开发中的一个重要的选择。    目前,现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gates)得到了广泛应用。由于其具有规模大,开发过程投资小,可反复编程,且支持软硬件协同设计等特点,因此已逐步成为复杂数字硬件电路设计的首选。    PCI接口的开发有多种方法,主要有两种:一是使用专用接口芯片,二是使用可编程逻辑器件,如FPGA。本论文基于成本和实际需要的考虑,采用第二种方法进行设计。    本论文采用自上而下(Top-To-Down)和模块化的设计方法,使用FPGA和硬件描述语言(VHDL和Verilog HDL)设计了一个PCI接口核,并通过自行设计的试验板对其进行验证。为使设计准确可靠,在具体模块的设计中广泛采用流水线技术和状态机的方法。    论文最终设计完成了一个33M32位的PCI主从接口,并把它作为以NIOSⅡ为核心的SOPC片内外设,与通用计算机成功进行了通讯。    论文对PCI接口进行了功能仿真,仿真结果和PCI协议的要求一致,表明本论文设计正确。把设计下载进FPGA芯片EP2C8Q208C7之后,论文给出了使用SIGNALTAPⅡ观察到的信号实际波形,波形显示PCI接口能够满足本设计中系统的需要。本文最后还给出试验板的具体设计步骤及驱动程序的安装。

    标签: FPGA PCI 接口的设计

    上传时间: 2013-07-28

    上传用户:372825274

  • 无线电中自适应调制解调器的FPGA实现

    随着无线通信技术的不断发展,人们对移动通信及宽带无线接入业务需求的不断增长,无线频谱资源显得日益匮乏。因此,如何提高频谱利用率,一直以来就是无线通信领域研究的主要任务。认知无线电的提出成为当下解决频谱资源稀缺的一个有效方法。而认知无线电的特性要求认知无线系统必须具备一个可重构的自适应调制解调器。因此,对于认知无线电平台中自适应可重构调制解调器的深入研究具有重大的意义。    软件无线电是实现认知无线电的理想平台。本文首先阐述了软件无线电的基本工作原理及关键技术,对多速率信号处理中的内插和抽取、带通采样、数字下变频、滤波等技术进行了分析与探讨,为设计自适应可重构调制解调器的设计提供了理论基础。然后介绍了认知无线电系统的构成和基本工作方式,接着重点研究了其中通信模块的FPGA实现。在通信模块的实现中,研究了基于认知无线电的BPSK、π/4 DQPSK、8PSK及16QAM调制解调技术,简要论述了他们的基本概念和原理,并给出了设计方案。接着按信号流程逐一介绍了各个功能模块在DSP+FPGA硬件平台上的实现,并对得到的数据进行了分析,给出了性能测试结果。在此基础上,结合认知无线电系统的要求,提出了可变调制方式,可变传输带宽的自适应可重构调制解调器的设计方案,并对其中一些关键模块的硬件实现给出了分析,同时给出了收端波特率识别的策略。最后,论文提出了一些新的自适应技术,如波特率估计、信噪比估计等,并给出了应用这些技术的自适应调制解调器的改进方案。

    标签: FPGA 无线 调制解调器

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:alan-ee

  • SPWM用于控制三相交流电机的程序(北京工业大学)

    ·给大家发个用C语言写的,是个开环的。可用模拟示波器看波形的正弦波频率等参数,如果用数字示波器看波形,用电阻和电容搭一个低通滤波器,然后再看波形。程序中的FREQ为频率变量,改变其可改变波形的频率。建议在做电机实际控制器频率在10Hz~50Hz之间调节,否则后果自负。

    标签: SPWM 控制 三相交流 工业

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:llandlu

  • 用FPGA控制ADC0809的转换时序来完成模/数转换

    自己课程设计写的程序,用FPGA控制ADC0809的转换时序来完成模/数转换,然后将转换完的数字信号传递给0832

    标签: FPGA 0809 ADC 转换

    上传时间: 2013-08-30

    上传用户:小宝爱考拉

  • 制作CPLD电路实验板的方法及步骤

    本文详细介绍了制作电路板的方法及步骤.\r\n实验板的功能\r\n这个实验板可以做如下实验:\r\n1.可以进行运算器(加、减、乘和除法)、比较器、译码器、编码器、选择器、分配器和一般组合电路的实验\r\n2.可以进行触发器、寄存器、计数器和一般时序电路的实验\r\n3.可以进行频率计电路、时钟电路、计时电路、交通灯等复杂数字系统的实验\r\n4.加扩展板可以进行A/D、D/A、串行E2ROM和8031单片机等方面的实验\r\n

    标签: CPLD 电路 实验板

    上传时间: 2013-09-01

    上传用户:吾学吾舞

  • 定时器芯片555,556,7555,7556之关的联系与区别

    555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS 工艺制作的称为 7555,除单定时器外,还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽,可在 4.5V~16V 工作,7555 可在 3~18V 工作,输出驱动电流约为 200mA,因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当 5 脚悬空时,则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3,A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3,则比较器 A2 的输出为 1,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3,同时 TR 端的电压大于VCC /3,则 A1 的输出为 1,A2 的输出为 0,可将 RS 触发器置 0,使输出为 0 电平。

    标签: 7555 7556 555 556

    上传时间: 2013-10-15

    上传用户:PresidentHuang

  • 压控振荡电路的设计

    能实现VCO 功能的电路很多,常用的有分立器件构成的振荡器和集成压控振荡器。如串联谐振电容三点式电路、压控晶体振荡器,积分-施密特电路、射级耦合多谐振荡器、变容二极管调谐LC 振荡器和数字门电路等几种。它们之间各有优缺点,下面做简要分析,并选择最合适的方案。

    标签: 压控 振荡电路

    上传时间: 2013-11-06

    上传用户:tdyoung

  • 电感和磁珠的区别及应用场合和作用

    磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成,磁珠把交流信号转化为热能,电感把交流存储起来,缓慢的释放出去。 磁珠对高频信号才有较大阻碍作用,一般规格有100欧/100mMHZ ,它在低频时电阻比电感小得多。电感的等效电阻可有Z=2X3.14xf 来求得。 铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰元件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显著。 在电路中只要导线穿过它即可(我用的都是象普通电阻模样的,导线已穿过并胶合,也有表面贴装的形式,但很少见到卖的)。当导线中电流穿过时,铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发,其等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个元件的值都与磁珠的长度成比例。 磁珠种类很多,制造商应提供技术指标说明,特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。 有的磁珠上有多个孔洞,用导线穿过可增加元件阻抗(穿过磁珠次数的平方),不过在高频时所增加的抑制噪声能力不可能如预期的多,而用多串联几个磁珠的办法会好些。 铁氧体是磁性材料,会因通过电流过大而产生磁饱和,导磁率急剧下降。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠,还要注意其散热措施。 铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声(可用于直流和交流输出),还可广泛应用于其他电路,其体积可以做得很小。特别是在数字电路中,由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波,也是电路高频辐射的主要根源,所以可在这种场合发挥磁珠的作用。 铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。 以常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例,其型号各字段含义依次为:HH 是其一个系列,主要用于电源滤波,用于信号线是HB系列;1 表示一个元件封装了一个磁珠,若为4则是并排封装四个的;H 表示组成物质,H、C、M为中频应用(50-200MHz),T低频应用(<50MHz),S高频应用(>200MHz);3216 封装尺寸,长3.2mm,宽1.6mm,即1206封装;500 阻抗(一般为100MHz时),50 ohm。 其产品参数主要有三项:阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;直流电阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;额定电流Rated Current (mA): 2500. 磁珠有很高的电阻率和磁导率, 他等效于电阻和电感串联, 但电阻值和电感值都随频率变化。 他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。 磁珠主要用于高频隔离,抑制差模噪声等。

    标签: 电感

    上传时间: 2013-11-05

    上传用户:猫爱薛定谔