基于FPGA的高速电路设计方法的研究

本文针对影响系统数据处理速度的两个主要方面，给出了用FPGA设计高速电路系统的设计方法和技巧，并用设计实例在ACTEL FPGA上予以验证，对基于FPGA高速电路系统的设计具有普遍的指导意义。     

基于FPGA的串口通信电路设计与实现

随着计算机技术的发展,计算机应用场景在不断增多,交流数据内容在不断扩大,信息数据量逐渐增多,这使得计算机与其他终端的性能要求在不断提高,信息传输速度要越来越快。计算机与调制解调器采用的串口通信接口电路,一般的串口通信电路缓存数据的容量小,面对当前庞大的数据传输量,在高速传输中,会使信息发送中断,这样不利于信息的高速传输。FPGA是指现场可编程的逻辑门阵列,其具有较高的性能、可以进行拓展设计、功耗较低、容量较大等特点,在计算机接口电路中基于FPGA实现串口通信电路设计,对计算机通信速度的提升有着较大的帮助。     

基于FPGA的中频AGC电路设计

传统数字自动增益控制（AGC）电路采用模数转换器（ADC）采集信号后进行信号处理得到幅值信息实现自动增益控制,此过程对采样速率和算法要求较高。为降低对ADC采样速率和后级信号处理算法要求,设计了一种采用高速比较器与数字器件（DAC＋FPGA/CPLD）实现的峰值检测电路,并将其应用在中频数字自动增益控制电路中,电路可以在1 MHz至60 MHz对信号进行自动增益控制,可以将峰峰值稳定在2±0.2 V范围。     

基于FPGA的超声波传感器前端电路设计

超声波传感器广泛应用于风速、风向的测量,前端电路的设计直接关乎系统性能的好坏.为达到稳定的驱动效果,驱动电路采用了低压驱动方式.为能接收稳定、准确的超声波信号,设计了接收及信号处理电路,进行接收抗干扰限幅处理、前置放大、带通滤波、自动增益控制放大和电压比较,将所接收的超声波交变电压信号转换成可供FPGA 直接使用的数字信号.实验结果验证,各个电路模块的设计均满足系统要求.     

基于AD9226的FPGA高速数据采集电路设计

本文对12位精度、65 Msps采样率的高速模数转换器AD9226进行了介绍,在此基础上提出了高速数据采集电路的设计方案,主要是在AD转换电路的基础上提供了相应的电位移动及其衰减电路和电源电路.最后结合FPGA硬件编程对双通道的高速数据采集系统进行测试,成功采集到了 50 Msps的数据,验证了该方案的可行性.     

高速CMOS图像传感器的信号处理电路设计研究

随着科技的不断发展,我国高速摄影技术水平得到了明显提高,CMOS图像传感器在传统传感器的基础技能上不断革新,因为具备诸多优点,受到了广大用户的欢迎。CMOS图像传感器与普通的传感器相比,只有在切换启动和停止时才会消耗电能,因此符合我国节能环保的概念,而且CMOS图像传感器在实际的使用过程中,由于散热少、污染少,被广泛的应用于我国各类工业的图像传输过程中。因此为了提升我国工业水平,使我国工业发展更加迅速,努力的提升高速CMOS图像传感器的技术研发水平,因此设计更加合理的信号处理电路非常必要。     

基于FPGA的DDC设计及仿真

在软件无线电数字接收机中,从AD前端采集过来的数字信号频率高达72 MHz,如此高的频率使得后端DSP不能直接完成相关的数字信号处理任务。因此合理的设计基于FPGA的DDC,以降低数字信号频率,方便后端DSP实时完成相关的数字信号处理任务就显得尤为重要。在很多数字信号处理系统中,数字信号频率是非常高的,而后端数字信号处理器件几乎不能满足系统的实时性要求,此时通过合理的设计DDC就可以解决上述问题。     

基于FPGA的高速数据采集系统的设计与实现

高速数据采集系统主要由AD、FPGA和DSP组成。该系统的采样精度为12 bit,采样率为100 MSPS。首先介绍了系统中AD部分的两种前端调理电路的设计与实现,并作了对比,然后介绍了AD的时钟电路,说明了基于Verilog的FPGA程序设计过程。通过调试优化后可以在DSP中稳定、纹波较小地读到AD量化后的数据。     

基于高速流水线乘加器的FIR滤波器设计

本文介绍了一种有限冲击响应(FIR)滤波器的设计,其核心部分采用12×12位流水线乘加单元(MAC)实现。乘加结构中采用非重叠多位编码产生部分积,结合进位保留加法(CSA)阵列,通过超前进位加法器(CLA)累加产生最终结果。采用VHDL对FIR滤波器进行了描述,并在FPGA中进行了综合验证。     

基于FPGA的相控阵探测器高速信号处理电路

为了降低相控阵探测器结构的复杂度,基于现场可编程门阵列FPGA设计了五通道高速信号处理电路。采用坐标旋转数字计算机CORDIC和多相分解滤波器设计了数字下变频器,降低每个数据流的处理负担。在波达方向DOA模块中,引入改良的收缩阵列方法,实现了对数据的并行处理,缩短了空间谱的搜索时间。利用嵌入式乘法器和加法器实现了波束形成网络BFN的可编程设计,使响应速度达到了毫秒级。实验结果表明:设计的电路总延迟仅为1.242 ms,能将原始信号放大到近13 dB,方向角测量误差小于1°,实现了对无线电基带信号的高速处理。     

基于FPGA的高速采样电路设计与测试

提出利用Xilinx公司新一代现场可编程门阵列(FPGA)-Virtex5芯片对超高速模数转换器ADC08D1500的控制和数据处理方法.实现了ADC08D1500高速稳定的工作和高速被采信号的降速处理,以解决工程中系统采样速率和采样精度问题.详细介绍了布线制板需要注意的特殊问题,最后给出了通过chipscope软件得到的被采信号图,结果显示ADC08D1500性能出色具有高于6.5bit有效位数.设计在工程实践中已经得到使用,并取得了良好的效果.     

高速数字电路PCB中串扰问题的研究与仿真

针对高速数字电路PCB中传输线间串扰的严重性,从精确分析PCB中串扰噪声的角度出发,在传统的双线耦合模型的基础上,采用了一种三线串扰耦合模型。该模型由两条攻击线和一条受害线组成,两条攻击线位于受害线的两侧,线间采取平行耦合的方式。利用信号完整性仿真软件Hyperlynx对受害线上的近端串扰噪声和远端串扰噪声进行了仿真。仿真结果表明,不同的传输模式和传输线类型、信号层与地平面的距离、耦合长度、传输线间距和信号上升/下降沿等因素会对受害线上的近端串扰和远端串扰产生较大的影响。在分析仿真结果的基础上,总结出了高速PCB设计中抑制串扰的有效措施,对高速数字电路设计有一定的指导意义。     

基于FPGA和DSP的高速数据采集系统的设计

数据采集与处理系统的设计是现代信号处理系统的基础,被广泛应用于雷达、通信、图像处理、遥感遥测等领域。在对WCDMA数字基带接收机的设计中,提出了一种基于FPGA和DSP的高速数据采集方案。该方案将A/D采样的数据送往FPGA,经过FPGA预处理后送到DSP,最终通过CPCI接口送到主控台。详细介绍了设计思想、具体的硬件连接以及FPGA设计的仿真结果。     

基于FPGA和DSP的高速数据采集实时处理系统的设计

为实现激光目标回波的快速捕获、检测及实时处理,提出一种ADC FPGA DSP的数据采集与实时处理的设计.激光回波通过高速模数转换器(ADC)转换成数字信号,经FIFO乒乓高速缓存,然后再送到DSP进行实时处理.电路简单、可靠、实时性强,最高采样率达200 MHz,具有8 bit垂直分辨率,4 M×8位数据存储空间.该系统能准确实时地计算出目标距离、速度,适时预警,符合汽车防撞激光雷达中信号处理的要求.详细介绍了系统的设计方案及各主要组成模块.     

一种基于FPGA的逻辑分析仪触发电路的设计

介绍数字逻辑分析仪触发电路的工作原理，讨论了EDA技术实现触发电路设计的方法，同时给出了总的时序仿真图和部分电路的程序设计。     

基于FPGA的DFB激光器驱动电路的设计与仿真

为了提高DFB激光器驱动电路的可靠性和稳定性,设计了一款基于波长调制光谱技术的DFB激光器驱动电路。压控恒流源电路能够完成对激光器的恒流驱动以及其波长的粗调。利用FPGA生成直接频率合成器产生幅值为5V,频率为20kHz的正弦信号和频率为20Hz的三角信号,其可以对激光器的波长进行调制和扫描,进而实现对激光器的波长进行精确调谐。然后利用QuartusII软件对激光器的驱动电路进行了仿真。最后,对激光器驱动电路进行了模拟实验,结果表明输出电流与输入电压成线性关系,输出的电流与负载无关,达到了预期的设计目标。     

基于PADS2004的高速PCB设计

在高速印刷电路板设计过程中,仅依靠个人经验布线,往往存在巨大的局限性,因而高速电路设计的仿真显示出越来越重要的地位。借助仿真软件,通过对高速信号线进行布局布线前仿真和布局布线后仿真,可以发现和解决信号完整性、串扰、EMC等问题。本文主要介绍了使用PADS2004/hyperLynx软件进行印刷电路板的仿真,通过对高速数字电路中的阻抗匹配、传输线长度及EMC问题的仿真,根据仿真结果分析给出了相应解决办法。文章还对高速电路设计中电源层分配、时钟设计进行了讨论。     

内部高速计数器实验电路改进设计

介绍了基于PLC(可编程逻辑控制器)编程的内部高速计数器验证电路的实验过程。该计数器采用PLC作为核心控制器,是高等学校自动化与控制专业实验教学中为进一步提高学生的实践能力和创新能力而引进的一个实验电路。针对自动化与控制专业的特点,从电路设计及梯形图设计出发,设计了系统的硬件和软件,并在联机实验过程中发现了问题,找出失败机理。通过分析改造实验电路,顺利完成了内部高速计数器外部输入信号的实验。实验结果表明,系统是稳定的,达到了预期的目标,解决了实验过程中存在的问题。     

基于DSP＋FPGA的高速通用实时信号处理平台设计

为了数据采集处理设备小型化、智能化和一体化,完成大量数据的采集和实时处理,并通过特殊算法完成复杂运算的目的,本文杓建了一种基于DSP＋FPGA的信号处理平台。该平台采用FPGA来实现FFT运算,利用DSP来完成频域信号的分析和处理以及与上位机的通信,应用CPLD来完成整个系统时序控制。该平台主要特点是硬件电路器件具有实时快速的执行速度,并使用了低功耗、低成本的DSP芯片。