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数字解调技术
数字解调技术
1 FPGA技术简介 1
2 A/D转换原理及分类 4
3 数字锁相放大器 6
3.1 锁相放大器原理 6
3.2 解调原理 8
3.3 加法器 11
3.4 乘法器 11
3.5 数字滤波器 12
1 FPGA技术简介
当今社会是数字化的社会数字集成电路本身在更新换代FPGA就是其中的一种,它是20世纪80年代中期出现的高密度可编程逻辑器件。
FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写即现场可编程门阵列它是在可编程阵列PAL(Programmable Array Logic)、门阵列逻辑GAL(Gate Array Logic)可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)等基础上进一步发展的产物它既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程门电路的缺点可以说,FPGA芯片是小批量提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)CLB(Configurable Logic Block)输输模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。RAM中的程序来设置其工作状态的,因此工作时需要对片内的RAM进行编程,用户可以根据不同的配置模式采用不同的编程方式。加电时,FPGA芯片将EPROM中的数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失。因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程不需要专用的编程器,只需通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样同一片FPGA,不同的编程数据可以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。
图1 FPGA的结构原理图
目前FPGA的品种很多,有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。它的基本特点主要有:
采用它设计ASIC电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片;
它可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片;
③ 它内部有丰富的触发器和I/O引脚;
它是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一;
它采用高速CHMOS工艺,功耗低,可与CMOS、TTLFPGA有四种配置模式:
并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式;
主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA;
串行模式可以采用串行PROM编程FPGA;
外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设,由微处理器对其编程。
FPGA与ASIC的比较:
ASIC是Application Specific Integrated Circuits的缩写,即专用集成电路。目前用CPLD(复杂可编程逻辑器件)和FPGA(现场可编程逻辑阵列)来进行ASIC设计是最为流行的方式之一,它们的共性是都具有用户现场可编程特性,都支持边界扫描技术,但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点。
ASIC的特点是面向特定用户的需求,品种多、批量少、要求设计和生产周期短,它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物,与通用集成电路相比具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、性能好、必威体育官网网址性强、成本低等优点。而FPGA适合于样品研制或小批量产品开发,使产品能以最快的速度上市,而当市场扩大时,可以很容易由ASIC实现,因此开发风险也大大降低。
FPGA与CPLD的比较FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同的特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,它们具有各自的特点:
CPLD适合完成各种算法和组合逻辑,FPGA更适合完成时序逻辑;
CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀和可预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性;
在编程上,FPGA比CPLD具有更大的灵活性,CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程,FPGA可在逻辑门下编程,而CPLD是在逻辑块下编程;
FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现;
CPLD比FPGA使用起来更方便,CPLD的编程无需外部存储器芯片,使用简单,而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂;
CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,而CPLD是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的;
在编程方式上,CPLD主要是基于FLASH存储器,编程次数可达一万次,优点是系统断电时信息也不丢失,FPGA大部分是基于SRAM编程,系统断电时信息会丢失,每次上电时,需从器件外部将编程
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