CPLD設(shè)計(jì)的CCD信號(hào)發(fā)生器技術(shù)
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圖3程序仿真結(jié)果
5 數(shù)模轉(zhuǎn)換及輸出處理模塊
選用DAC2900 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將模擬的灰度圖像經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的模擬信號(hào)。DAC2900 是TI 公司生產(chǎn)的10 位高速D/A 器件，DAC2900 采用單一電源工作，電源范圍為3.3-5V， DAC2900 是電流輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它提供差分電流輸出，可支持單端或查分應(yīng)用。兩個(gè)輸出電流的匹配確保在差分輸出結(jié)構(gòu)中提高其動(dòng)態(tài)性能，電流輸出可直接與輸出電阻相接，提供兩個(gè)互補(bǔ)的單端電壓輸出，也可直接輸入變壓器。
DAC2900的模擬信號(hào)輸出可以采取單端輸出方式或者差分輸出方式。單端輸出方式連接比較簡單，但抗噪性能差，所以采取差分輸出方式，以盡量減少信號(hào)噪聲以及電磁的干擾。尤其是采用差分輸出方式可以將所有偶次諧波通過正反兩個(gè)輸入信號(hào)基本上互相抵消。
DAC2900芯片資料提供的原理圖如圖4所示，配置方案的參考公式如下：
圖4輸出處理電路原理圖
Vref為DAC2900內(nèi)部+1.25V基準(zhǔn)電壓，Rset為DAC2900從外部引入的配置電阻值，由公式（1）可知，可以通過設(shè)定該電阻值來調(diào)節(jié)OUTFSI ,由公式（2）得出，從而可以控制電壓Vout 的大小。本系統(tǒng)Rset 取值為2K Ω ，可以得到20mA的滿量程輸出。系統(tǒng)要求轉(zhuǎn)換電壓范圍為 0-500mV，則輸出電阻Rf 取值為25 Ω ，滿足系統(tǒng)要求。利用CADENCE軟件實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)，原理圖如圖5所示：
圖5數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的DXP原理圖
6 提高信號(hào)精度
經(jīng)過上述的數(shù)字的信號(hào)生成，數(shù)模轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換，基本上可以得到所需要的頻率為11 MHz 的信號(hào)波形。信號(hào)上疊加了很多的高頻噪聲，無法滿足下級(jí)采樣系統(tǒng)對(duì)低噪聲的要求。因此需要從PCB的布局、布線及器件的配置等多個(gè)角度人手，對(duì)信號(hào)進(jìn)行改進(jìn)，把噪聲限制在10 mV 以下，主要從以下三方面來提升系統(tǒng)性能，抑制噪聲：
（1）電源濾波部分。電源噪聲的危害最大，通過對(duì)電源部分增加濾波電路來濾除電源噪聲，同時(shí)因?yàn)榇笈月冯娙菘赡芤蛑C振而失效，所以在電路板上布置了一些比較小的旁路電容陣列，CPLD器件的每個(gè)供電電壓管腳都要外接0.1μ ，電容來進(jìn)行濾波。
（2）由于系統(tǒng)工作在較高的頻率，所以要考慮到信號(hào)的完整性問題，即解決信號(hào)的反射及信號(hào)之間的串?dāng)_問題。選取串聯(lián)端接的方法，并且將匹配電阻盡量靠近信號(hào)發(fā)送端。同時(shí)將設(shè)計(jì)完成的PCB圖導(dǎo)入CADENCE軟件進(jìn)行仿真，確定最佳的串聯(lián)電阻值，實(shí)際系統(tǒng)通過串聯(lián)匹配電阻后，信號(hào)的過沖和振鈴現(xiàn)象得到了有效的消除。
（3）增加模擬一階有源濾波電路。通過示波器發(fā)現(xiàn)生成信號(hào)上疊加有高頻噪聲，為了濾除該噪聲，選用OPA680放大器構(gòu)成有源低通濾波電路。通過調(diào)節(jié)器件參數(shù)來改變?yōu)V波器的低通頻率范圍，大大方便了系統(tǒng)調(diào)試，有效的濾除了高頻噪聲。在接插件管腳增加RC低通濾波電路，實(shí)際證明對(duì)提高信號(hào)質(zhì)量有一定的改善作用。
7 結(jié)束語
編譯仿真通過后，在頂層用原理圖進(jìn)行綜合實(shí)現(xiàn)，然后燒入芯片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。如根據(jù)實(shí)際器件的延時(shí)特性．在設(shè)計(jì)中某些地方插入適當(dāng)?shù)难舆t單元以保證各時(shí)延一致。本設(shè)計(jì)完成了CCD 輸出信號(hào)仿真,并給出最終仿真波形。我們對(duì)設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器在不同配置數(shù)據(jù)下的輸出信號(hào)進(jìn)行了測(cè)試，信號(hào)的波形和信噪比都完全能達(dá)到系統(tǒng)所要求的性能指標(biāo)，從而表明該設(shè)計(jì)方案是行之有效的。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/151758.htm
評(píng)論