用于心电信号的能量最大化模拟信息转换系统

现有便携式心电采集系统需要低功耗高分辨率的模拟数字转换模块,虽然基于脉冲宽度调制的模拟信息转换器(AIC)可以有效降低系统的采样速率,但是该系统量化部分的转化时钟与量化精度成正比,因此存在功耗过高的问题.依据心电信号的能量不均衡特性,提出一种基于功率熵的精度可调时间-数字转换模块(TDC)设计方法.以能量最大化作为设计...     

基于FPGA的便携式四极杆质谱控制系统设计

针对便携式仪器小型化和低功耗的研制需求,本文设计了一套便携式四极杆质谱的下位机控制系统,基于Xilinx Spartan-6系列现场可编程的门阵列(FPGA)平台进行开发,采用FPGA单一芯片替代传统多种芯片组合的繁琐架构,去掉主控电路板上原有的W5500\MCU(微控制单元芯片)\DSP(数字信号处理专用芯片)\DDR(双倍速率同步动态随机存储器)等功能芯片,将这些芯片实现的扫描、控制、采集、存储、数据处理和高速传输等功能集成于同一FPGA片内。与现有的小型化四极杆质谱控制系统比较,本系统在功能和性能不变的前提下,不仅节省了芯片成本,而且主控硬件板卡的功耗节省了约2.7 W,约为原板卡功耗的37%,主控硬件板卡的面积减小了约20 cm²,约为原板卡面积的10%。本研究设计的便携式四极杆质谱下位机控制系统已成功应用于便携式四极杆质谱仪中,并且针对类似的小型化仪器有着较高的技术移植性和实用价值。     

磁轴承功率放大器空间矢量脉宽调制算法的占空比限制策略

传统的磁轴承功率放大器使用一个H桥控制一个线圈,为减少桥臂数量,可通过矢量控制技术共用部分桥臂。研究了一种使用三个桥臂同时控制两个线圈的功率放大器,通过FPGA实现了空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,将绝缘栅双极型晶体管的使用数量减少了25%。针对实际运行过程中可能出现的功率放大器指令信号超出跟踪范围的情况,通过分析三桥臂电路功率放大器的跟踪范围,指出沿用传统的占空比限制策略将导致功率放大器的性能无法被完全利用,使失真增大。本文改进了传统的占空比限制策略,使功率放大器的性能利用率达到了100%,最高可完全消除一路线圈的失真,并在此基础上提出了两种性能不同的占空比限制策略。实验结果表明:指令信号在跟踪范围内时,功放跟踪效果良好;超出跟踪范围后,两限制策略均有效且达到了设计性能。     

A high speed photon counter system for microwave mercury ion frequency standard

This report describes a high speed photon counter system for microwave mercury ion frequency standard based on a field programmable gate array (FPGA). A high speed comparator is chosen to convert analog signal to digital pulse. A circuit with low-voltage differential signaling (LVDS) receiver in FPGA is used to capture the rising edges of the pulses. In our experiment, the clock of the Altera FPGA EP4CE10E22C8N is 80 MHz which is easy for logic design, and the de-serialization factor of the LVDS receiver is 8, the measured minimum pulse width that can be correctly captured is about 1.67 ns. As a compact and low-cost module, the photon counter system is used for the microwave mercury ion frequency standard.     

基于FPGA的红外雷达寻源跟随小车

文章的设计是以FPGA的逻辑控制模块为系统核心。在对步进电机的细分驱动控制进行研究的基础上,将步进电机细分驱动应用于新的场合——红外源的搜索定位。该设计的FPGA模块中,包含了时钟预处理子模块、步进电机细分驱动子模块和信号处理子模块;该模块能够实现对雷达的转速控制,也能够分析信号接收时的外部红外源角度状态信息。在外围电路的设计上,配置了步进电机的驱动模块、红外信号接收模块和直流电机的驱动模块。整个系统能够很好地完成对红外源的搜寻和跟随。     

便携式肌电诱发检测仪的设计

针对目前同类产品存在操作复杂、性价比低和适应性差等缺点,该文设计了一种便携式肌电诱发检测仪,该检测仪采用低功耗高性能的S3C2440为主处理器,自行设计表面肌电信号检测模块,能实时地进行肌电图的采集、显示和存储.通过实际使用证明,该仪器具有功能齐全、功耗低、使用简单、价格低、携带方便和适用场合广泛等特点.     

一种新颖的模拟信号光电隔离方法

文中介绍了一种新颖的光电耦合器电路，能用普通的光电耦合器和简单的电路结构实现精度较高的模拟信号的光电隔离。传统的模拟信号光电隔离电路虽然能实现较高精度，但必须使用特殊的光电耦合器产品和多组互相隔离的电源。新方法克服了这些缺陷，有用普通光耦产品，只需要一组电源，同样能实现较高精度的模拟信号光电隔离，从而降低新设计的成本。新电路已成功地应用于便携式X射线机产品的电流采样电路中。     

便携式人体生物电传感器

随着微电子技术的发展,采用低成本便携式设备在常态条件下测量人体生物电信号的应用日渐广泛。这类设备的关键技术之一是设计满足特定需求的传感器。针对这种需求,分析设计中遇到的主要问题及其应对措施,设计了一种由有源电极与前置放大器结合构成的人体生物电传感器。该传感器体积小、功耗低,能够满足电池单极供电的设计要求;抗干扰能力强,能够在较为恶劣的电磁环境下工作。经过Pspice软件仿真和实际测量验证表明:该传感器能够放大得到满足特定需要人体生物电信号,为后续的信号采集和处理奠定了基础。     

基于SOPC的便携式智能图像采集系统设计

提出一种基于SOPC技术的便携式智能图像采集系统的解决方案.该采集系统通过在单片FPGA上配置的采集控制电路和新型运动检测电路,可以实时捕捉外界场景运动变化,实现无人值守情况下有选择的保存数据.该系统具有体积小、功耗低、设计灵活、可扩展性好等特点.     

低功耗便携式加速度信号记录仪的研制

在详细介绍了Freescale高集成度三轴加速度传感器芯片MMA7260工作原理的基础上,提出了一种以MMA7260为传感器,以TI公司低功耗处理器MSP430F149为控制核心,以SD卡为大容量存储设备的低功耗便携式加速度信号记录仪的软硬件设计方案,实现了人体日常活动时加速度信号的动态采集和实时记录,并且将加速度信号以文件的形式存储在SD卡中,便于上位机的读取和进一步分析。最后对该系统进行了实验分析,分析结果表明,所设计的便携式加速度信号记录仪可以准确地捕获人体行走时产生的三维加速度信号。     

低功耗便携式加速度信号记录仪的研制

在详细介绍了Freescale高集成度三轴加速度传感器芯片MMA7260工作原理的基础上,提出了一种以MMA7260为传感器,以TI公司低功耗处理器MSP7430F149为控制核心,以SD卡为大容量存储设备的低功耗便携式加速度信号记录仪的软硬件设计方案,实现了人体日常活动时加速度信号的动态采集和实时记录,并且将加速度信号以文件的形式存储在SD卡中,便于上位机的读取和进一步分析.最后对该系统进行了实验分析,分析结果表明,所设计的便携式加速度信号记录仪可以准确地捕获人体行走时产生的三维加速度信号.     

基于Virtex-4 FPGA的低功耗图像融合系统

基于电源模块、外部存储器和FPGA器件等具体分析了融合系统的低功耗设计。FPGA器件选择了Xilinx公司针对高性能信号处理的Virtex-4 SX35三百万门级芯片,电源模块采用TI公司的两片TPS54310和一片TPS54610,具有低功耗特性,电压调节范围为0.9~3.3 V,调节精度可达1%。外部存储器使用高速、低功耗的ZBT SRAM存储器,消除了标准SRAM器件存在的读和写周期间的等待状态和空闲周期,该功能可极大地改善存储器性能,在存在频繁的读/写操作变换时效果更佳。结合图像融合算法的特点和Virtex-4 SX系列FPGA的资源与技术优势,讨论了在总线编码、流水线设计和并行处理等方面的低功耗设计方法。结果显示:采用此技术设计的融合系统有效降低了系统的实际功耗,其动态功耗降幅可达50%,为提高融合系统的可靠性提供了有力支持。     

基于FPGA的简易数字信号传输性能分析系统

基于 FPGA 产生伪随机信号和曼彻斯特编码,以 MSP430为基本功能控制单元,通过三路低通滤波器和伪随机信号信道噪声来模拟传输信道,设计了一个以数字信号发生器,模拟传输信道和数字分析电路为核心的简易数字信号传输性能分析系统,实现了数字信号传输特性测试.测试表明系统工作稳定,输入信号动态范围大,眼图清晰,达到了设计要求.     

基于虚拟仪器的电力谐波失真测量系统设计

该文基于虚拟仪器介绍了一种便捷的电力系统谐波失真测量方法。利用电压互感器和NI myDAQ采集卡采集实际电网信号,在LabVIEW2017中配置DAQ助手、频谱测量模块和失真测量模块。该设计能够快速并且较准确地测量出实际电网的信噪比和总谐波失真。     

一种低功耗的红外无线视频传输系统

设计了一套用于传送视频信号的低功耗红外无线传输系统.该系统以反熔丝工艺的FPGA器件作为编解码核心,高速串行红外收发器作为收发模组.FPGA内部配置了游程长度受限码作为红外信道编解码逻辑,并与缓冲、串并/并串转换、循环冗余校验、扰码/解扰等模块一起构成编解码核心.配合辅助的AD/DA接口电路,可实现对复合视频信号从采集缓冲、编码发射到解码回放的完整功能演示.该传输系统的位速率高达16 Mbit/s,而发射模块的功耗低于500 mW,适合应用于大型视频处理系统中作视频采集设备与视频处理设备间的无线接口.     

基于小波分析的电能质量谐波检测虚拟仪

介绍了一种基于小波分析的电能质量谐波检测技术,在LabVIEW虚拟仪器设计平台上采用小波分析技术检测电能突变点,并采用快速傅立叶变换对稳态信号进行谐波失真分析,获得基波频率、各次谐波含有率及总谐波畸变率THD等,实现电能质量谐波检测。实验结果表明,利用该方法可以很好地去除信号突变,精确地提取出稳态信号。     

浅表层伪随机编码超宽带探地雷达研制

伪随机编码信号因为有着较大的时间带宽积和良好的自相关特性,在探地雷达设计中有着广阔的应用前景。介绍了一套伪随机编码超宽带探地雷达的原理和具体实现方法。基于数字芯片的超宽带信号产生和采样方法,极大地降低了系统设计复杂程度,易于调试。串并转换技术实现了FPGA和高速DAC的数据速率转换。混合采样技术降低了实时采样率,从而降低了采样芯片成本。现场实验结果表明,伪随机编码超宽带信号可以有效地应用于探地雷达,可以在极低功率下实现对地下目标的探测识别。增加编码长度可以在分辨率不变的情况下增加发射能量,从而提高探测性能。     

基于有载品质因数的低抖动时钟电路研究

抖动作为衡量时钟信号质量的重要指标,对电子系统的性能具有重要意义。数据采集系统要获得良好的信噪比,就必须要有高性能低抖动的时钟信号。本文应用相位噪声与抖动的关系,同时结合相位噪声Leeson模型,研究了时钟信号发生电路的抖动及相位噪声特性,分析了电路有载品质因数QL对抖动的影响,并给出了电路主要器件与抖动关系的显性表达式。以一种100 MHz低抖动时钟信号发生电路为例,进行了理论分析、仿真和实验验证,并将其应用到2.5 GHz采样时钟信号发生电路中进行了对比测试。结果表明,提高电路的有载品质因素QL可以明显改善其抖动及相位噪声特性。     

基于FPGA的VGA图像显示系统的设计与实现

文中依据VGA接口的设计原理,提出一种基于DE2-70的VGA图像显示控制系统,与传统的VGA控制系统相比,由于FPGA体积小,可重构,因此很适合小型便携式系统设备的设计,给出了QuartusⅡ9.1的仿真结果。在硬件平台上实现了VGA的汉字显示和彩条信号的显示。实验结果表明:由FPGA作为处理器来控制VGA图像的和汉字的显示,能够达到预期的效果,克服传统VGA控制系统的弊端。     

基于FPGA的节日时钟倒计时控制系统设计

该节日时钟倒计时控制系统是以FPGA芯片EP2C5Q208C8为核心器件组成的一个倒计时系统,与传统门电路相比,受到的外界干扰较小,并且擦除后FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。整个系统利用QuartusⅡ11．0软件设计、编译、仿真,最后将程序写入FPGA黑金开发板（DB2C5）,实现时钟倒计时控制与显示。