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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数字三相锁相环中含有大量乘法运算和三角函数运算,占用大量的硬件逻辑资源。为此,提出一种数字三相锁相环的优化实现方案,利用乘法模块复用和CORDIC算法实现三角函数运算,并用Verilog HDL硬件描述语言对优化前后的算法进行了编码实现。仿真和实验结果表明,优化后的数字三相锁相环大大节省了FPGA的资源,并能快速、准确地锁定相位,具有良好的性能。
上传时间: 2013-11-15
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数字三相锁相环中含有大量乘法运算和三角函数运算,占用大量的硬件逻辑资源。为此,提出一种数字三相锁相环的优化实现方案,利用乘法模块复用和CORDIC算法实现三角函数运算,并用Verilog HDL硬件描述语言对优化前后的算法进行了编码实现。仿真和实验结果表明,优化后的数字三相锁相环大大节省了FPGA的资源,并能快速、准确地锁定相位,具有良好的性能。
上传时间: 2013-10-22
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一种基于锁相环的数字频率合成器的设计
上传时间: 2016-05-26
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小数分频技术解决了锁相环频率合成器中的频率分辨率和转换时间的矛盾, 但是却引入了严重的相位噪声, 传统的相位补偿方法由于对Aö D 等数字器件的要求很高并具有滞后性实现难度较大。$2 调制器对噪声具有整形的功 能, 因而将多阶的$2 调制器用于小数分频合成器中可以很好地解决他的相位噪声的问题, 大大促进了小数分频技术的 发展和应用。文章最后给出了在GHz 量级上实现的这种新型小数分频合成器的应用电路, 并测得良好的相噪性能。
上传时间: 2017-01-04
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专辑类-数字处理及显示技术专辑-106册-9138M 如何调试锁相环频率合成器-6页-0.1M.pdf
上传时间: 2013-05-19
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专辑类-数字处理及显示技术专辑-106册-9138M 系统地分析锁相环相位噪声-386页-5.8M.pdf
上传时间: 2013-06-21
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专辑类-数字处理及显示技术专辑-106册-9138M 锁相环频率合成器-张厥盛-260页-10.9M.pdf
上传时间: 2013-04-24
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专辑类-数字处理及显示技术专辑-106册-9138M 锁相环电路设计和调试心得-4页-0.1M.pdf
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专辑类-数字处理及显示技术专辑-106册-9138M 锁相环捕捉过程的定性分析-26页-0.9M-ppt.ppt
上传时间: 2013-04-24
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