现场可编程门阵列(FPGA)的发展已经有二十多年,从最初的1200门发展到了目前数百万门至上千万门的单片FPGA芯片。现在,FPGA已广泛地应用于通信、消费类电子和车用电子类等领域,但国内市场基本上是国外品牌的天下。 在高密度FPGA中,芯片上时钟分布质量变的越来越重要,时钟延迟和时钟偏差已成为影响系统性能的重要因素。目前,为了消除FPGA芯片内的时钟延迟,减小时钟偏差,主要有利用延时锁相环(DLL)和锁相环(PLL)两种方法,而其各自又分为数字设计和模拟设计。虽然用模拟的方法实现的DLL所占用的芯片面积更小,输出时钟的精度更高,但从功耗、锁定时间、设计难易程度以及可复用性等多方面考虑,我们更愿意采用数字的方法来实现。 本论文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA为研究基础,对全数字延时锁相环(DLL)电路进行分析研究和设计,在此基础上设计出具有自主知识产权的模块电路。 本文作者在一年多的时间里,从对电路整体功能分析、逻辑电路设计、晶体管级电路设计和仿真以及最后对设计好的电路仿真分析、电路的优化等做了大量的工作,通过比较DLL与PLL、数字DLL与模拟DLL,深入的分析了全数字DLL模块电路组成结构和工作原理,设计出了符合指标要求的全数字DLL模块电路,为开发自我知识产权的FPGA奠定了坚实的基础。 本文先简要介绍FPGA及其时钟管理技术的发展,然后深入分析对比了DLL和PLL两种时钟管理方法的优劣。接着详细论述了DLL模块及各部分电路的工作原理和电路的设计考虑,给出了全数字DLL整体架构设计。最后对DLL整体电路进行整体仿真分析,验证电路功能,得出应用参数。在设计中,用Verilog-XL对部分电路进行数字仿真,Spectre对进行部分电路的模拟仿真,而电路的整体仿真工具是HSIM。 本设计采用TSMC0.18μmCMOS工艺库建模,设计出的DLL工作频率范围从25MHz到400MHz,工作电压为1.8V,工作温度为-55℃~125℃,最大抖动时间为28ps,在输入100MHz时钟时的功耗为200MW,达到了国外同类产品的相应指标。最后完成了输出电路设计,可以实现时钟占空比调节,2倍频,以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16时钟分频等时钟频率合成功能。
上传时间: 2013-06-10
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经济的快速发展使得人们越来越注重生活质量,对于有害气体的检测成为人们的迫切要求,我国气敏传感器发展迅速,但由于气敏传感器的高阻值特性及接口电路复杂等原因,气敏传感器测量装置发展缓慢。在了解气敏传感器的气敏机理及气敏传感器的工作原理的前提下,设计了一种新型的气体浓度测量装置,并将采集到的信号处理后通过无线传输设备传送。该装置以ARM7为内核的LPC2131 作为微处理器,利用其强大的数据计算处理能力及控制能力,设计出了显示气体浓度值的测量电路。此外由于因LPC2131 内部集成了多种硬件电路接口,有效地降低了成本,减小了装置体积。 在无线传输部分,采用挪威Nordic公司的单片射频收发器nRF403,nRF403工作在433或315MHz国际上通用的ISM频段,双工作频段可以自由切换,FSK 调制解调,采用直接数字合成DSS和锁相环稳频PLL 进行频率合成,频率稳定性好,发射数据时无方向性要求,在高速移动和振动等情况有抗干扰能力。本测量装置的设计主要包括硬件和软件两大部分。硬件部分由四部分组成:数据采集电路、ARM系统模块电路设计、无线收发电路模块、显示模块组成。软件部分的设计包括:通道选择程序设计、A/D转换程序设计、信号处理程序(算法)、无线收发程序、液晶模块程序设计、以及PC端应用程序设计。经过实际的测量,本装置可对外界气体浓度进行准确的测量,精度保持误差在1.5%以内。本装置具有高灵敏度、小型、简单、低耗等优点。
上传时间: 2013-04-24
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在过去的十几年间,FPGA取得了惊人的发展:集成度已达到1000万等效门、速度可达到400~500MHz。随着FPGA的集成度不断增大,在高密度FPGA中,芯片上时钟的分布质量就变得越来越重要。时钟延时和时钟相位偏移已成为影响系统性能的重要因素。现在,解决时钟延时问题主要使用时钟延时补偿电路。 为了消除FPGA芯片内的时钟延时,减小时钟偏差,本文设计了内置于FPGA芯片中的延迟锁相环,采用一种全数字的电路结构,将传统DLL中的用模拟方式实现的环路滤波器和压控延迟链改进为数字方式实现的时钟延迟测量电路,和延时补偿调整电路,配合特定的控制逻辑电路,完成时钟延时补偿。在输入时钟频率不变的情况下,只需一次调节过程即可完成输入输出时钟的同步,锁定时间较短,噪声不会积累,抗干扰性好。 在Smic0.18um工艺下,设计出的时钟延时补偿电路工作频率范围从25MHz到300MHz,最大抖动时间为35ps,锁定时间为13个输入时钟周期。另外,完成了时钟相移电路的设计,实现可编程相移,为用户提供与输入时钟同频的相位差为90度,180度,270度的相移时钟;时钟占空比调节电路的设计,实现可编程占空比,可以提供占空比为50/50的时钟信号;时钟分频电路的设计,实现频率分频,提供1.5,2,2.5,3,4,5,8,16分频时钟。
上传时间: 2013-07-06
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随着现代集成电路技术的发展,锁相环已经成为集成电路设计中非常重要的一个部分,所以对锁相环的研究具有积极的现实意义。然而传统的锁相环大多是数模混合电路,在工艺上与系统芯片中的数字电路存在兼容问题。因此设计一...
上传时间: 2013-06-09
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基于FPGA实现的一种新型数字锁相环
上传时间: 2013-08-07
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介绍了应用VHDL技术设计嵌入式全数字锁相环路的方法,详细叙述了其工作原理和设计思想,并用可编程逻辑器件FPGA实现。
上传时间: 2013-08-11
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基于FPGA的全数字锁相环设计,内有设计过程和设计思想
上传时间: 2013-08-13
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基于FPGA设计数字锁相环,提出了一种由微分超前/滞后型检相器构成数字锁相环的Verilog-HDL建模方案
上传时间: 2013-08-19
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关于数字锁相环的一点东西,可以下来看看\r\n
标签: 数字锁相环
上传时间: 2013-08-26
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基于STC89C51单片机的数字电压表设计_胡卓敏
上传时间: 2013-12-24
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