文章开篇提出了开发背景。认为现在所广泛应用的开关电源都是基于传统的分立元件组成的。它的特点是频率范围窄、电力小、功能少、器件多、成本较高、精度低,对不同的客户要求来“量身定做”不同的产品,同时几乎没有通用性和可移植性。在电子技术飞速发展的今天,这种传统的模拟开关电源已经很难跟上时代的发展步伐。 随着DSP、ASIC等电子器件的小型化、高速化,开关电源的控制部分正在向数字化方向发展。由于数字化,使开关电源的控制部分的智能化、零件的共通化、电源的动作状态的远距离监测成为了可能,同时由于它的智能化、零件的共通化使得它能够灵活地应对不同客户的需求,这就降低了开发周期和成本。依靠现代数字化控制和数字信号处理新技术,数字化开关电源有着广阔的发展空间。 在数字化领域的今天,最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域。近年来,数字电源的研究势头与日俱增,成果也越来越多。虽然目前中国制造的开关电源占了世界市场的80%以上,但都是传统的比较低端的模拟电源。高端市场上几乎没有我们份额。 本论文研究的主要内容是在传统开关电源模拟调节器的基础上,提出了一种新的数字化调节器方案,即基于DSP和FPGA的数字化PID调节器。论文对系统方案和电路进行了较为具体的设计,并通过测试取得了预期结果。测试证明该方案能够适合本行业时代发展的步伐,使系统电路更简单,精度更高,通用性更强。同时该方案也可用于相关领域。 本文首先分析了国内外开关电源发展的现状,以及研究数字化开关电源的意义。然后提出了数字化开关电源的总体设计框图和实现方案,并与传统的开关电源做了较为详细的比较。本论文的设计方案是采用DSP技术和FPGA技术来做数字化PID调节,通过数字化PID算法产生PWM波来控制斩波器,控制主回路。从而取代传统的模拟PID调节器,使电路更简单,精度更高,通用性更强。传统的模拟开关电源是将电流电压反馈信号做PID调节后--分立元器件构成,采用专用脉宽调制芯片实现PWM控制。电流反馈信号来自主回路的电流取样,电压反馈信号来自主回路的电压采样。再将这两个信号分别送至电流调节器和电压调节器的反相输入端,用来实现闭环控制。同时用来保证系统的稳定性及实现系统的过流过压保护、电流和电压值的显示。电压、电流的给定信号则由单片机或电位器提供。再次,文章对各个模块从理论和实际的上都做了仔细的分析和设计,并给出了具体的电路图,同时写出了软件流程图以及设计中应该注意的地方。整个系统由DSP板和ADC板组成。DSP板完成PWM生成、PID运算、环境开关量检测、环境开关量生成以及本地控制。ADC板主要完成前馈电压信号采集、负载电压信号采集、负载电流信号采集、以及对信号的一阶数字低通滤波。由于整个系统是闭环控制系统,要求采样速率相当高。本系统采用FPGA来控制ADC,这样就避免了高速采样占用系统资源的问题,减轻了DSP的负担。DSP可以将读到的ADC信号做PID调节,从而产生PWM波来控制逆变桥的开关速率,从而达到闭环控制的目的。 最后,对数字化开关电源和模拟开关电源做了对比测试,得出了预期结论。同时也提出了一些需要改进的地方,认为该方案在其他相关行业中可以广泛地应用。模拟控制电路因为使用许多零件而需要很大空间,这些零件的参数值还会随着使用时间、温度和其它环境条件的改变而变动并对系统稳定性和响应能力造成负面影响。数字电源则刚好相反,同时数字控制还能让硬件频繁重复使用、加快上市时间以及减少开发成本与风险。在当前对产品要求体积小、智能化、共通化、精度高和稳定度好等前提条件下,数字化开关电源有着广阔的发展空间。本系统来基本上达到了设计要求。能够满足较高精度的设计要求。但对于高精度数字化电源,系统还有值得改进的地方,比如改进主控器,提高参考电压的精度,提高采样器件的精度等,都可以提高系统的精度。 本系统涉及电子、通信和测控等技术领域,将数字PID算法与电力电子技术、通信技术等有机地结合了起来。本系统的设计方案不仅可以用在电源控制器上,只要是相关的领域都可以采用。
上传时间: 2013-06-21
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软件无线电技术自20世纪90年代提出以后,在许多通信系统中得到了广泛应用。本文研究了一种软件无线电数字通信系统方案的设计,并着重研究了其中中频处理单元的设计和实现。针对实际应用,本文提出了一个基于FPGA和DSP的软件无线电中频/基带数字化处理系统的设计方案。该系统的特点是所有的中频信号处理算法全部由软件实现,它主要包括高速A/D、超大规模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存储器等,其中超大规模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系统的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416,FPGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676,既兼顾速度和灵活性,又具有较强的通用性。 本文根据“基于FPGA的中频数字化处理平台的建立及若干关键算法的实现”研究课题,主要完成了软件无线电通信系统中频数字化若干关键算法实现的任务,具体包括通用数字中频板的设计、中频板上FPGA和DSP、D/A的接口设计、各种数字通信关键技术(数字上/下变频、调制解调、信道编译码、交织解交织等)的FPGA实现。本文研究的系统分别在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等软件中进行了仿真和验证,并已交付使用。结果表明,本文提出的方案正确可行,达到了预定要求。本文的工作对其它软件无线电系统的实现也具有较大的参考价值。
上传时间: 2013-04-24
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目前对数字化音频处理的具体实现主要集中在以DSP或专用ASIC芯片为核心的处理平台的开发方面,存在着并行处理性能差,系统升级和在线配置不灵活等缺点。另一方面现有解决方案的设计主要集中于处理器芯片,而对于音频编解码芯片的关注度较低,而且没有提出过从芯片层到PCB板层的完整设计思路。本文针对上述问题对数字化音频处理平台进行了研究,主要内容包括: 1、提出了基于FPGA的通用音频处理平台,该方案有别于现有的基于MCU、DSP和其它专用ASIC芯片的方案,论证了基于FPGA的音频处理系统的结构及设计工作流程,并对嵌入式音频处理系统专门进行了研究。 2、提出了从芯片层到PCB板层的完整设计思路,并将设计思路得以实现。完成了FPGA的设计及实现过程,包括:系统整体分析,设计流程分析,配置模块和数据通信模块的RTL实现等;解决了FPGA与音频编解码芯片TLV320AIC23B之间接口不匹配问题;给出配置和数据通信模块的功能方框图;从多个角度完善PCB板设计,给出了各个系统组成部分的详细设计方案和硬件电路原理图,并附有PCB图。 3、建立了实验和分析环境,完成了各项实验和分析工作,主要包括:PCB板信号完整性分析和优化,FPGA系统中各个功能模块的实验与分析等。实验和分析结果论证了系统设计的合理性和实用性。 本文的研究与实现工作通过实验和分析得到了验证。结果表明,本文提出的由FPGA和音频编解码芯片TLV320AIC23B组成的数字化音频处理系统完全可以实现音频信号的数字化处理,从而可以将FPGA在数字信号处理领域的优点充分发挥于音频信号处理领域。
上传时间: 2013-06-09
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区截装置测速法是现代靶场中弹丸测速的普遍方法,测时仪作为区截装置测速系统的主要组成部分,其性能直接影响弹丸测速的可靠性和精度。本文根据测时仪的发展现状,按照设计要求,设计了一种基于单片机和FPGA的高精度智能测时仪,系统工作稳定、操作方便、测时精度可达25ns。 本文详细给出了系统的设计方案。该方案提出了一种在后端用单片机处理干扰信号的新方法,简化了系统硬件电路的设计,提高了测时精度;提出了一种基于系统基准时间的测时方案,相对于传统的测时方法,该方案为分析试验过程提供了有效数据,进一步提高了系统工作的可靠性;给出了一种输入信息处理的有效方法,保证了系统工作的稳定性。 本文设计了系统FPGA逻辑电路,包括输入信号的整形滤波、输入信号的捕捉、时基模块、异步时钟域间数据传递、与单片机通信、单片机I/O总线扩展等;实现了系统单片机程序,包括单片机和。FPGA的数据交换、干扰信号排除和弹丸测速测频算法的实现、LCD液晶菜单的设计和打印机的控制、FLASH的读写、上电后对FPGA的配置、与上位机的通信等;分析了系统的误差因素,给出了系统的误差和相对误差的计算公式;通过实验室模拟测试以及靶场现场测试,结果表明系统工作可靠、精度满足设计要求、人机界面友好。
上传时间: 2013-07-25
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短波通信由于其固有的优点,在无线通信特别是军事通信中有着很重要的应用,国内外对短波电台以及高速调制解调器的研究也是相当多,然而有些硬件结构相似的电台信号特征差异却很大,这极大地限制了不同电台间的互通互连。而软件无线电用软件代替部分硬件,可以通过不同软件模块来实现不同的功能,因此利用软件无线电,可以在相同的硬件平台上,实现多种短波数字化业务,而本文重点研究的就是基于软件无线电的短波串行体制。 首先对短波串行体制标准进行了详细地研究,并对发射端实现方法进行了具体的说明。其次阐述了中频数字接收机相关基本理论,在研究信号采样理论、多速率数字信号处理理论、滤波器设计理论、FPGA硬件数字算法等基础上,并结合实际应用要求,提出了适合于FPGA实现的数字化中频处理系统方案,对系统进行了仿真,验证了系统方案的可行性,然后通过Verilog编程完成了数字下变频的FPGA实现,效果较好。最后对接收端的基带处理方法进行了一些探索。
上传时间: 2013-07-19
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数字超声诊断设备在临床诊断中应用十分广泛,研制全数字化的医疗仪器已成为趋势。尽管很多超声成像仪器设计制造中使用了数字化技术,但是我们可以说现代VLSI 和EDA 技术在其中并没有得到充分有效的应用。随着现代电子信息技术的发展,PLD 在很多与B 型超声成像或多普勒超声成像有关的领域都得到了较好的应用,例如数字通信和相控雷达领域。 在研究现代超声成像原理的基础上,我们首先介绍了常见的数字超声成像仪器的基本结构和模块功能,同时也介绍了现代FPGA 和EDA 技术。随后我们详细分析讨论了B 超中,全数字化波束合成器的关键技术和实现手段。我们设计实现了片内高速异步FIFO 以降低采样率,仿真结果表明资源使用合理且访问时间很小。正交检波方法既能给出灰度超声成像所需要的回波的幅值信息,也能给出多普勒超声成像所需要的回波的相移信息。我们设计实现了基于直接数字频率合成原理的数控振荡器,能够给出一对幅值和相位较平衡的正交信号,且在FPGA 片内实现方案简单廉价。数控振荡器输出波形的频率可动态控制且精度较高,对于随着超声在人体组织深度上的穿透衰减,导致回波中心频率下移的声学物理现象,可视作将回波接收机的中心频率同步动态变化进行补偿。 还设计实现了B 型数字超声诊断仪前端发射波束聚焦和扫描控制子系统。在单片FPGA 芯片内部设计实现了聚焦延时、脉宽和重复频率可动态控制的发射驱动脉冲产生器、线扫控制、探头激励控制、功能码存储等功能模块,功能仿真和时序分析结果表明该子系统为设计实现高速度、高精度、高集成度的全数字化超声诊断设备打下了良好的基础,将加快其研发和制造进程,为生物医学电子、医疗设备和超声诊断等方面带来新思路。
上传时间: 2013-05-30
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基于ARM的人体脂肪测量仪的设计,为解决传统的人体脂肪测量仪只测量人体的全身阻抗,不能反映人体各个部位的脂肪分布情况的问题,提出了人体阻抗分布模型和分段阻抗计算
上传时间: 2013-08-02
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为了满足复杂环境下系统实时控制和高隔离性能的要求,论文提出了一种新颖的数字化光纤传输方案,先将模拟信号数字化,再进行数据处理,使信号能够通过光纤进行传输,最后在光纤接收端将有效数字信号提取出来,供后续电路使用...
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·新编实用数字化测量技术
上传时间: 2013-07-27
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·半导体管特性图示仪原理、维修、检定与应用
上传时间: 2013-05-19
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