用于激光调Q技术的高速电光门控系统设计

调制电信号的获取是激光调Q中的关键技术。此系统采用一种新方法获取高速调制电信号——基于FPGA的高速电光门控系统,分为门控脉冲和高压调控两个模块。门控脉冲模块由高速信号放大、FPGA延时、可控传输线延迟3个部分组成。利用FPGA高密度、高可靠性、可反复擦写和可以现场编程、灵活调制的特点,将整个系统的主要控制部分集成在FPGA中,并将延时分为数字延时和模拟延时两部分。然后利用FPGA实现数字延时,可控延时线实现模拟延时。经试验检测,高压部分可以产生重复频率1~9999Hz,步进1Hz,延时范围为0~9999ns,步进为1ns,幅度为8000V,前沿和后沿小于10ns,抖动小于1ns的高压矩形电脉冲,满足各种电光调制系统的需要。     

基于FPGA 的移相时钟数字内插TDC电路设计与实现

为实现高精度航天设备时序信号的地面检测, 设计了一套基于现场可编程逻辑门阵列 (FPGA) 的专用地面 检测系统, 时间数字转换电路 (TDC) 是该系统的关键部件。该电路采用数字内插技术, 使用高频时钟直接计数进 行“粗”测保证检测系统量程, 再利用待测信号跳变沿锁存移相时钟电平状态进行“细”测提高测量精度。分析了测量误 差来源并提出了相应解决办法。实验结果表明, 该电路测量分辨率满足 0.2 ns 设计值, 重复性引起的测量不确定度小 于 0.1 ns。     

一种用于脉冲延时发生器中消除触发抖动的方法

针对延时脉冲发生器在外触发模式下,触发信号与时钟信号不同步造成的随机抖动问题,提出了一种随机抖动消除方法。该方法在FPGA(Field-Programmable Gate Array, FPGA)内部设计多路并行TDC(Time-to-Digital Converter, TDC)对随机抖动进行实时精确测量,然后通过数字延时和压控模拟延时电路进行相应随机抖动的补偿,从而提高了脉冲延时的分辨率和精度。测试结果表明,测量模块造成脉冲的抖动为18.9 ps,抖动补偿模块的抖动为4.2 ps,最终系统的抖动为19.3 ps。     

高精度延时电路在激光测距仪器检测中的应用研究

基于计数器的延时电路是激光测距仪器模拟检测常用的延时器, 但其启动信号与首计数脉冲之间往往存在小于一个计数时钟周期的偏差, 提出一种基于可编程逻辑阵列(FPGA)的补偿方法对该偏差进行补偿。该方法利用FPGA内部的进位延迟线实现时间-数字转换电路, 可精确测量计数器启动信号与首计数脉冲间的时间偏差, 分辨精度可以达到80 ps。该时间偏差转化为模拟距离偏差值用于对计数器延时效果进行补偿, 大大提高了延时时间模拟空间距离的精度, 增强了对激光测距仪器的模拟检测能力。     

一种高精度大动态范围的距离模拟脉冲发生方法研究

现有的产生距离模拟脉冲的方法中,数字延时电路只能达到ns量级的精度,模拟延时电路的延时范围又不足够作为距离模拟脉冲的使用,为了实现高精度大动态范围的延时,来产生激光测距仪的距离模拟脉冲,在研究了现有方法的基础上,采用了数模结合的方案,设计了一种同时满足高精度和大动态范围的延时脉冲信号发生电路,并对其精度和重复性进行了测试,可以实现2 s～4 ms 的延时范围并具有0.1 ns的延时精度,即可以模拟300 m～600 km的距离并具有 1.5 cm的距离精度。解决了现有的距离模拟电路无法同时满足高精度、大动态范围的矛盾。     

新型高精度脉冲发生器

本文阐述了一种基于ECL延迟线,利用该延迟线将一路方波信号进行延迟,再与未经延迟的另一路进行逻辑运算原理实现的新型高精度脉冲发生器.该脉冲发生器电路结构简单,脉冲宽度可以从2.2ns到12.2ns连续可调,步进为几十ps,上升沿小于1ns,且具有灵活可编程特点.     

基于LMS自适应算法的电力载波高速数据采集模块的研究

本论文旨在研究一种新式电力载波数据采集模块,该模块用于解决电力载波测量过程中的电压、电流、温度等实时数据的传输瓶颈问题。本文在分析自适应LMS算法结构的基础上,以FPGA为控制核心,采用一种基于流水线操作和并行结构的自适应LMS算法的设计,完成采集模块的硬件层高速数据传输。本文最后用Hspice仿真工具对硬件电路进行了仿真,仿真结果表明,实时检测数据的传输延时小于2ms,可以很好的满足载波测量过程的信号预处理需求,同时保证了系统控制的灵活性。     

基于FPGA的信号延时器研究与设计

针对信号延时器的设计,提出了基于FPGA和FIFO的延时器设计的方法,并分析了该系统的延时精度和稳定性。首先,运用Altera Quartus II开发平台,采用Verilog HDL语言实现了设计;其次,借助于Quartus II集成开发环境中提供的Signal Tap II嵌入式逻辑分析仪进行仿真和验证;最后,运用EP2C70F672C8芯片实现硬件电路,用信号发生器将波形输入并通过示波器观察其实际波形输出。试验结果表明:该方法可以实现信号延时,且设计相对简单,延时精度较高。     

一种低功耗CMOS可编程模拟延时电路

提出了一种基于65 nm CMOS工艺的5位可编程模拟延时电路。采用1.2 V的电源电压和0.01 V的步进控制电压来实现方波输入信号的延时控制。利用Cadence软件对该延时电路进行了性能分析。仿真结果表明,在典型低阈值工艺角下,该延时电路利用5位延时控制信号达到了0.34 ns/LSB的最高延时分辨率和41.47 ns的最长输出延时,实现了对1 kHz~1 MHz范围的数字方波信号的有效延时控制。该延时电路适用于低频数据采集、数据存储等系统。     

定位技术中基于 FPGA 的 TDC 电路设计与实现

分析及对比了各种定位方法和时间间隔的测量方法,针对室内定位系统,采用了到达时间差法（TDOA）来定位。设计了一种基于FPGA 的延时链内插型时间数字转换（TDC）电路,采用Xilinx公司的Spartan‐6系列FPGA实现这一设计。整个T DC系统分为精细时间测量模块、逻辑控制模块、粗计数器模块以及数据显示模块。首先介绍了室内定位技术和TDC的研究现状,然后描述了TDC的系统框架和每个部分的原理与设计,重点讲述了精细时间测量模块的设计,最后给出了仿真结果和TDC系统的实测结果,时间间隔测量精度小于200 ps ,满足室内定位系统的需求。     

基于FPGA的超声波测距系统设计与实现

针对单片机为控制核心的测距系统运行速度慢、抗干扰能力低且测量精度难以提高的不足,文中给出了以FPGA为控制核心、基于回波检测法的超声波测距系统,主要由超声波测距模块、FPGA模块和温度测量电路模块构成。实验表明:该系统运行速度快、抗干扰能力强,精度较高,可以满足车辆避障、液位测量等场合的用户需求。     

基于FPGA的多普勒雷达测速系统设计

为了实现对车辆速度进行高实时性、高精度的测量,设计了一种基于FPGA的多普勒雷达测速系统。系统以Spartan 6系列FPGA作为核心处理器,使用高精度ADC采集微波雷达模块输出的混频信号,将数据通过FPGA进行快速傅里叶变换(FFT)处理并利用Welch算法进行频谱分析,提取出运动车辆的多普勒频移,进而根据多普勒效应计算出被测车辆的运动速度。该设计利用FPGA在并行处理方面的速度优势对算法进行了优化,有效地降低了系统延时、提高了系统的处理速度和实时性。仿真和实验结果表明：系统工作稳定,具有较高的实时性,测量精度小于1km/h。     

准分子激光低抖动延时同步系统

准分子激光放大技术可将固体掺钛蓝宝石飞秒激光器通过频率转换后得到的小能量深紫外飞秒脉冲放大为大能量深紫外飞秒脉冲。为了满足准分子激光器与固体飞秒激光器之间同步工作的需要,设计了一种准分子激光低抖动延时同步系统。该系统采用现场可编程门阵列(FPGA)数字延时和可编程延时芯片延时相结合的方法,利用时间测量芯片实现对延时时间的闭环控制从而提高系统延时的稳定性,最终实现对外触发脉冲信号的精确延时。验证实验表明，该系统在1～100 Hz频率下运行稳定,输出触发脉冲信号延时范围为56 ns～2.4μs,理论延时步进为10 ps,抖动在±1 ns内,完全满足飞秒激光器与准分子激光器同步工作的需要。     

一种实用延时电路

一种实用延时电路该延时电路能在外部脉冲下降沿触发下，产生１秒至８０秒内的延时信号，此信号作为驱动控制信号，可广泛用于电视、电力及照明等控制电路。本电路用于电视台台标发生器功能扩展，收到明显效果。台标发生器内每半小时输出６０秒的方波信号，用该信号控制取...     

高重频激光地面足印探测器峰检电路的设计

设计了一款两级峰值检测电路,实现对上升沿为3 ns、脉宽为5 ns、下降沿为3 ns、重频为10 kHz的脉冲信号的峰值检测与保持,利用STM32单片机的模数转换器完成电压信号采集。给出以APD为光电探测器件的地面探测器系统的基本结构框图,利用探测器系统中的放大电路模块使接收激光脉冲宽度从1 ns展宽至5 ns,搭配峰值检测电路模块实现窄脉宽、高重频激光信号的检测与数据记录。利用信号源完成峰值检测电路部分的功能测试,使用重频为1 kHz、脉宽约为1 ns的激光器完成探测器系统整体的功能测试,实验证明此系统可以较好地检测并记录该激光信号的峰值。     

正弦信号函数发生器设计

以微控制器和FPGA为核心,基于RTX51编写软件系统,结合必要的外围电路,完成正弦信号发生器的设计,该系统由红外控制模块、键盘输入模块、LCD显示模块,直接数字频率合成模块,信号调制模块组成,根据输入的频率字,能自动产生1kHz～10MHz的正弦波,实现了幅度调制 (AM),频率调制 (FM) 以及二进制信号PSK、ASK等功能.     

三角波信号参数测试仪

提出由三角波信号发生器和三角波信号参数测试仪组成的系统设计.信号发生器以FPGA为控制核心,基于直接数字频率合成原理,产生频率、幅度、占空比连续可调的三角波信号;而三角波信号参数测试仪以等精度法实现了精度为10~(-6)的三角波频率测量:以数字峰值检波的方法实现了幅度测量,其误差小于1%;以多点求均值的方法也降低了求取斜率的误差.该系统设计为实验室产生多参数同时可调的三角波及三角波的精确检潮提供可能.     

基于FPGA的数字调制信号发生器的设计

以设计数字调制式信号发生器为目的,依据通信系统中模拟和数字调制方式的理论基础,采用现场可编程逻辑阵列技术（FPGA）,给出了一种具有数字调制功能的信号发生器的设计方法。该发生器具有ASK、PSK、FSK功能,各个模块采用VHDL语言设计,然后下栽到EPF10K10LC84—3芯片来完成硬件电路的连接与测试。     

基于FPGA的自动测试设备信号延时误差测量

为满足集成电路自动测试设备（ATE）通道间信号同步的需求,基于FPGA提出了一种ATE激励信号传输延时误差的测量方法。该方法硬件结构简单,充分发挥了FPGA与ATE的特性。实验结果表明,该方法的测量结果与示波器测量结果误差在4%以内,能满足激励信号频率小于200 MHz的测量要求。     

面向SNSPD系统的可拓展时间抖动测量模块

针对超导纳米线单光子探测器(SNSPD)应用需求的多样化,设计了一款面向SNSPD的可拓展时间抖动测量模块。基于对SNSPD系统时间抖动测量原理的分析,设计了数字化单元、时间数字转换(TDC)单元和现场可编程门阵列(FPGA)单元,实现对SNSPD输出信号的数字化、时间信息测量以及数据读取。对该模块TDC单元的分辨率、线性度和时间精度分别标定,测试结果表明TDC单元的分辨率好于55ps,测量数据呈线性,100ns以内时间精度低于36ps。通过结合实用化SNSPD系统,实现了100ps左右的时间抖动表征,并与商用时间相关单光子计数(TCSPC)模块进行对比,验证了该模块对于SNSPD系统时间抖动测量的可行性。