基于CPLD及DDS的正交信號源濾波器的設(shè)計
1 引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/189836.htm由于傳統(tǒng)的多波形函數(shù)信號發(fā)生器需采用大量分離元件才能實現(xiàn),且設(shè)計復雜,這里提出一種基于CPLD的多波形函數(shù)信號發(fā)生器。它采用CPLD作為函數(shù)信號發(fā)生器的處理器,以單片機和CPLD為核心,輔以必要的模擬和數(shù)字電路,構(gòu)成的基于DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)、波形穩(wěn)定、精度較高的多功能函數(shù)信號發(fā)生器。
2 系統(tǒng)設(shè)計
圖1給出系統(tǒng)設(shè)計框圖,該系統(tǒng)設(shè)計主要由CPLD電路、單片機電路、鍵盤輸入液晶顯示輸出電路以及D/A轉(zhuǎn)換電路和低通濾波器等電路組成。
2.1 頻率合成器
該系統(tǒng)設(shè)計采用直接數(shù)字式頻率合成DDS(Direct Digital Frequency Synthesis)技術(shù),采用ROM存儲所需的量化數(shù)據(jù),按照不同頻率求出頻率控制字。以K為步進對相位累加器進行累加,每累加一次,取出累加器的高8 位數(shù)據(jù)送至ROM,ROM根據(jù)不同的地址取出不同的數(shù)據(jù)送TLC7524進行轉(zhuǎn)換。再經(jīng)過濾波即可得到所需要波形。由于DDS具有相對帶寬很寬,頻率轉(zhuǎn)換時間極短,頻率分辨率高等優(yōu)點。此外,全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成,輸出相位連續(xù),頻率,相位和幅度均可實現(xiàn)程控。
2.2 幅度控制模塊
幅度控制模塊由DAC0832控制,利用其內(nèi)部電阻分壓網(wǎng)絡(luò),將其作為數(shù)控電位器。將 TLC7524的輸出波形作為DAC0832的基準電壓源輸入,其輸出波形為V=(N/256)×Vin,其中N為單片機輸入的幅度控制字。通過一簡單的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)調(diào)整運放輸出峰一峰值為0~5 V,再送至DAC0832由單片機控制其幅度實現(xiàn)幅度的步進,如圖2所示。
2.3 后級處理模塊
采用二階巴特沃茲低通濾波器。巴特沃茲低通濾波器的幅度函數(shù)是單調(diào)下降的,由于n階低通巴特沃茲低通濾波器的前(2n-1)階導數(shù)在ω=0處為零,所以巴特沃茲低通濾波器也稱最大平坦幅度濾波器。由于該設(shè)計要求濾除的頻率分量主要為由D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的高頻分量,與系統(tǒng)所要求保留的頻率相差很遠,所以濾波器在通頻帶內(nèi)的平坦程度比其衰減陡度更為重要,而且巴特沃茲低通濾波器所要的元件值合乎實際情況,不像其他濾波器要求元件值那么苛刻。
3 硬件電路系統(tǒng)設(shè)計
3.1 總體設(shè)計思路
整個系統(tǒng)以CPLD(EPM7128)、AT89S51、AT28C64(EEP-ROM)為核心。CPLD通過相位累加產(chǎn)生讀取ROM的地址。以單片機為系統(tǒng)控制的核心,主要功能:給CPLD送頻率控制字,即相位累加器的累加值,以此控制頻率;給D/A轉(zhuǎn)換器送幅度控制字D,控制波形幅度;處理紅外遙控鍵盤;送數(shù)據(jù)給液晶LCD。EEPROM存儲已固化好波形的數(shù)據(jù)。
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