汽車從批量生產(chǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史，其中，車輛電子化、電動(dòng)化取得了驚人的進(jìn)展，伴隨而來(lái)的是汽車用電量的迅速增加。專家預(yù)計(jì)到2010年電氣方面功率會(huì)達(dá)到10kW，電流將會(huì)增加3倍以上，如不增加電流，最有效的方法是盡量提高汽車電源供電電壓。電壓最好能在人體安全電壓范圍(DC60V)以下，42V是一種解決辦法。采用42V電源，可以直接減小導(dǎo)線尺寸和實(shí)現(xiàn)輕量化，從而降低成本。 在新的42V電源系統(tǒng)中，采用42V/14V雙電壓方案，對(duì)目前的電氣系統(tǒng)沖擊較小，過(guò)渡平緩。本文在綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)42V/14V雙電壓電氣系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展以及現(xiàn)狀進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先，本文分析了汽車電源升壓的原因，介紹了國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀。研究探討新型42V電源系統(tǒng)對(duì)汽車蓄電池的影響，介紹了混合動(dòng)力車用蓄電池的特點(diǎn)，比較目前混合動(dòng)力車用幾種蓄電池的方案。因?yàn)?2V/14V雙電壓共存，存在多種直流電壓變換器，本文分析了DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)和原理，設(shè)計(jì)了高頻斬波型和二重軟開(kāi)關(guān)兩種DC/DC變換器模塊方案。 其次，介紹了混合動(dòng)力汽車42V一體化啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)裝置的特點(diǎn)，敘述其工作原理和系統(tǒng)組成。提出了一種基于永磁同步電機(jī)ISG系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。在對(duì)永磁同步電機(jī)理論研究的基礎(chǔ)上，本文完成了對(duì)永磁同步電機(jī)起動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)做起動(dòng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的ISG系統(tǒng)及電機(jī)的硬件驅(qū)動(dòng)的可行性。 最后，汽車電源系統(tǒng)升壓會(huì)產(chǎn)生更高的瞬態(tài)高壓和更強(qiáng)的電磁干擾，本文簡(jiǎn)要分析了其產(chǎn)生的原因，闡述了基本的抑制方法。 目前汽車電源系統(tǒng)由14V電源向42V電源發(fā)展已經(jīng)是必然的趨勢(shì)。作為過(guò)渡階段，對(duì)42V/14V雙電壓系統(tǒng)的研究將會(huì)是汽車界最近時(shí)期的一個(gè)重要內(nèi)容。42V汽車電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，將對(duì)汽車電器和電子設(shè)備帶來(lái)巨大的沖擊，同時(shí)也會(huì)給整個(gè)汽車界帶來(lái)新一輪的電氣技術(shù)革命。
標(biāo)簽： 42V 混合動(dòng)力汽車 電源
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無(wú)源系統(tǒng)供電、無(wú)功補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合得到實(shí)際工程應(yīng)用。在我國(guó)，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開(kāi)展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型，分析了VSC-HVDC的運(yùn)行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對(duì)運(yùn)行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 2．設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對(duì)控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時(shí)間延遲問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計(jì)原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點(diǎn)以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時(shí)功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點(diǎn)控制并補(bǔ)償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計(jì)了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時(shí)鎖相速度慢的缺點(diǎn)，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對(duì)VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過(guò)流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過(guò)流問(wèn)題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開(kāi)關(guān)頻率和簡(jiǎn)化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對(duì)該模塊級(jí)聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的新型控制策略。針對(duì)該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問(wèn)題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過(guò)采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，有效衰減了輸出信號(hào)帶內(nèi)的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比，它降低了對(duì)模擬電路性能指標(biāo)和元件精度的要求，簡(jiǎn)化了模擬電路的設(shè)計(jì)，降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對(duì)Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過(guò)采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設(shè)計(jì)了一個(gè)主要應(yīng)用于音頻信號(hào)處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達(dá)到16位。在調(diào)制器的設(shè)計(jì)中，本文采用了多級(jí)噪聲整形MASH（2-1）級(jí)聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，同時(shí)，考慮了各種非理想因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進(jìn)行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并使用Cadence Spectre對(duì)模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，包括運(yùn)放，比較器，帶隙基準(zhǔn)電壓源，CMOS開(kāi)關(guān)，非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)中，采用了分級(jí)抽取技術(shù)，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對(duì)各級(jí)抽取濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設(shè)計(jì)出了運(yùn)算量和存儲(chǔ)量都相對(duì)少的三級(jí)抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達(dá)到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級(jí)噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標(biāo)簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便等優(yōu)點(diǎn)，并且可以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。但是其升壓比不高，變換器中主開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力較大，且工作中開(kāi)關(guān)管處于硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)，限制了變換器的效率。 針對(duì)交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器所存在的問(wèn)題，本文提出了一種新穎的基于耦合電感第三繞組實(shí)現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開(kāi)關(guān)Boost變換器。該變換器繼承了交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器的優(yōu)點(diǎn)，兩個(gè)并聯(lián)單元互補(bǔ)工作，分擔(dān)功率損耗，輸出電壓的脈動(dòng)頻率為主開(kāi)關(guān)管的兩倍。不同的是，該變換器具有較高的升壓比，變換器中主開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力較小，克服了交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器的問(wèn)題。在軟開(kāi)關(guān)方面，變換器使用有源箝位軟開(kāi)關(guān)電路，使主開(kāi)關(guān)管與箝位開(kāi)關(guān)管都實(shí)現(xiàn)了零電壓軟開(kāi)關(guān)動(dòng)作，提高了變換器的效率與使用壽命。因此，它與交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器相比，更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應(yīng)用變換場(chǎng)合。 在該變換器的基礎(chǔ)上，針對(duì)變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大，本文還提出了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的引入輸出箝位電容的變換器。輸出箝位電容抑制了二極管兩端電壓的振蕩，減小了二極管的電壓應(yīng)力，提高了變換器的效率。 最后，本文通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于耦合電感第三繞組實(shí)現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開(kāi)關(guān)Boost變換器及其改進(jìn)型變換器方案的可行性與合理性。
標(biāo)簽： Boost 隔離型 軟開(kāi)關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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有機(jī)發(fā)光顯示器件(OrganicLight-EmittingDiodes，OLEDs)作為下一代顯示器倍受關(guān)注，它具有輕、薄、高亮度、快速響應(yīng)、高清晰度、低電壓、高效率和低成本等優(yōu)點(diǎn)，完全可以媲美CRT、LCD、LED等顯示器件。作為全固化顯示器件，OLED的最大優(yōu)越性是能夠與塑料晶體管技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)柔性顯示，應(yīng)用前景非常誘人。OLED如此眾多的優(yōu)點(diǎn)和廣闊的商業(yè)前景，吸引了全球眾多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)參與其研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。然而，OLED也存在一些問(wèn)題，特別是在發(fā)光機(jī)理、穩(wěn)定性和壽命等方面還需要進(jìn)一步的研究。要達(dá)到這些目標(biāo)，除了器件的材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，封裝也十分重要。 本論文的主要工作是利用現(xiàn)有的材料，從綠光OLED器件制作工藝、發(fā)光機(jī)理，結(jié)構(gòu)和封裝入手，首先，探討了作為陽(yáng)極的ITO玻璃表面處理工藝和ITO玻璃的光刻工藝。ITO表面的清潔程度嚴(yán)重影響著光刻質(zhì)量和器件的最終性能；ITO表面經(jīng)過(guò)氧等離子處理后其表面功函數(shù)增大，明顯提高了器件的發(fā)光亮度和發(fā)光效率。 其次，針對(duì)光刻、曝光工藝技術(shù)進(jìn)行了一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在光刻工藝中，光刻膠的厚度是影響光刻質(zhì)量的一個(gè)重要因素，其厚度在1.2μm左右時(shí)，光刻效果理想。研究了OLED器件陰極隔離柱成像過(guò)程中的曝光工藝，摸索出了最佳工藝參數(shù)。 然后采用以C545T作為綠光摻雜材料制作器件結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc(20nm)/NPB(100nm)/Alq3(80nm)：C545T(2.1％摻雜比例)/Alq3(70nm)/LiF(0.5nm)/Al(1,00nm)的綠光OLED器件。最后基于以上器件采用了兩種封裝工藝，實(shí)驗(yàn)一中，在封裝玻璃的四周涂上UV膠，放入手套箱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下用紫外冷光源照射1min進(jìn)行一次封裝，然后取出OLED片，在ITO玻璃和封裝玻璃接口處涂上UV膠，真空下用紫外冷光源照射1min，固化進(jìn)行二次封裝。實(shí)驗(yàn)二中，在各功能層蒸鍍完成后，又在陰極的外面蒸鍍了一層薄膜封裝層，然后再按實(shí)驗(yàn)一的方法進(jìn)行封裝。薄膜封裝層的材料分別為硒(Se)、碲(Te)、銻(Sb)。分別對(duì)兩種封裝工藝器件的電流-電壓特性、亮度-電壓特性、發(fā)光光譜及壽命等特性進(jìn)行了測(cè)試與討論。通過(guò)對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)增加薄膜封裝層器件的壽命比未加薄膜封裝層器件壽命都有所延長(zhǎng)，其中，Se薄膜封裝層的增加將器件的壽命延長(zhǎng)了1.4倍，Te薄膜封裝層的增加將器件的壽命延長(zhǎng)了兩倍多，Sb薄膜封裝層的增加將器件的壽命延長(zhǎng)了1.3倍，研究還發(fā)現(xiàn)薄膜封裝層基本不影響器件的電流-電壓特性、色坐標(biāo)等光電性能。最后，分別對(duì)三種薄膜封裝層材料硒(Se)、碲(Te)、銻(Sb)進(jìn)行了研究。
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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本文以感應(yīng)加熱電源為研究對(duì)象，闡述了感應(yīng)加熱電源的基本原理及其發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)感應(yīng)加熱電源常用的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)--電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析，并分析了感應(yīng)加熱電源的各種調(diào)功方式。在對(duì)比幾種功率調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上，得出在整流側(cè)調(diào)功有利于高頻感應(yīng)加熱電源頻率和功率的提高的結(jié)論，選擇了不控整流加軟斬波器調(diào)功的感應(yīng)加熱電源作為研究對(duì)象。針對(duì)傳統(tǒng)硬斬波調(diào)功式感應(yīng)加熱電源功率損耗大的缺點(diǎn)，采用軟斬波調(diào)功方式，設(shè)計(jì)了一種零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯(lián)諧振高頻感應(yīng)加熱電源。介紹了該軟斬波調(diào)功器的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理，通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)的方法研究了該軟斬波器的性能，從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應(yīng)加熱電源應(yīng)用場(chǎng)合的結(jié)論。同時(shí)設(shè)計(jì)了功率閉環(huán)控制系統(tǒng)和PI功率調(diào)節(jié)器，將感應(yīng)加熱電源的功率控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為Buck斬波器的電壓控制問(wèn)題。 針對(duì)目前IGBT器件頻率較低的實(shí)際情況，本文提出了一種新的逆變拓?fù)?通過(guò)IGBT的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)倍頻，從而在保證感應(yīng)加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率，并在分析其工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了理論分析的正確性，達(dá)到了預(yù)期的效果。另外，本文還設(shè)計(jì)了數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)，使逆變器始終保持在功率因數(shù)近似為1的狀態(tài)下工作，實(shí)現(xiàn)電源的高效運(yùn)行。最后，分析并設(shè)計(jì)了IGBT的緩沖吸收電路。 本文第五章設(shè)計(jì)了一臺(tái)150kHz、10KW的倍頻式感應(yīng)加熱電源實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，其中斬波器頻率為20kHz，逆變器工作頻率為150kHz(每個(gè)IGBT工作頻率為75kHz)，控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該倍頻式感應(yīng)加熱電源實(shí)現(xiàn)了斬波器和逆變器功率器件的軟開(kāi)關(guān)，有效的減小了開(kāi)關(guān)損耗，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，提高了整機(jī)效率。文章給出了整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直流斬波部分控制框圖，逆變控制框圖，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。同時(shí)，給出了關(guān)鍵電路的仿真和實(shí)驗(yàn)波形。 實(shí)驗(yàn)證明，以上分析和電路設(shè)計(jì)都是行之有效的，在實(shí)驗(yàn)中取得很好的效果。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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隨著數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸技術(shù)更是受到人們的關(guān)注。相比較其它類型的信息傳輸如文本和數(shù)據(jù)，視頻通信需要占用更多的帶寬資源，因此為了實(shí)現(xiàn)在帶寬受限的條件下的傳輸，視頻源必須經(jīng)過(guò)大量壓縮。盡管現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)狀況不斷地改善，但相對(duì)與快速增長(zhǎng)的視頻業(yè)務(wù)而言，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源仍然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。2003年3月，新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H．264/AVC的推出，使視頻壓縮研究進(jìn)入了一個(gè)新的層次。H．264標(biāo)準(zhǔn)中包含了很多先進(jìn)的視頻壓縮編碼方法，與以前的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比具有明顯的進(jìn)步。在相同視覺(jué)感知質(zhì)量的情況下，H．264的編碼效率比H．263提高了一倍左右，并且有更好的網(wǎng)絡(luò)友好性。然而，高編碼壓縮率是以很高的計(jì)算復(fù)雜度為代價(jià)的，H．264標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算復(fù)雜度約為H．263的3倍，所以在實(shí)際應(yīng)用中必須對(duì)其算法進(jìn)行優(yōu)化以減低其計(jì)算復(fù)雜度。 @@ 本文首先介紹了H．264標(biāo)準(zhǔn)的研究背景，分析了國(guó)內(nèi)外H．264硬件系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并介紹了本文的主要工作。 @@ 接著對(duì)H．264編碼標(biāo)準(zhǔn)的理論知識(shí)、關(guān)鍵技術(shù)分別進(jìn)行了介紹。 @@ 對(duì)H．264塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行研究，對(duì)經(jīng)典的塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法通過(guò)對(duì)比分析，三步、二維等算法在搜索效率上優(yōu)于全搜索算法，而全搜索算法在數(shù)據(jù)流的規(guī)則性和均勻性有著自己的優(yōu)越性。 @@ 針對(duì)塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)全搜索算法的VLSI結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出改進(jìn)的塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)全搜索算法。本文基于對(duì)數(shù)據(jù)流的分析，對(duì)硬件尋址進(jìn)行了研究。通過(guò)一次完整的全搜索數(shù)據(jù)流分析，改進(jìn)的塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法在時(shí)鐘周期、PE資源消耗方面得到優(yōu)化。 @@ 最后基于FPGA平臺(tái)對(duì)整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊進(jìn)行了研究。首先對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了功能子模塊劃分；然后對(duì)每個(gè)子模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真和對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊進(jìn)行聯(lián)合仿真驗(yàn)證。 @@關(guān)鍵詞：H．264；FPGA；QuartusⅡ；幀間預(yù)測(cè)；運(yùn)動(dòng)估計(jì)；塊匹配
標(biāo)簽： H264 FPGA 幀間預(yù)測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬(wàn)門至上千萬(wàn)門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費(fèi)類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本上是國(guó)外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時(shí)鐘分布質(zhì)量變的越來(lái)越重要，時(shí)鐘延遲和時(shí)鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時(shí)鐘延遲，減小時(shí)鐘偏差，主要有利用延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計(jì)和模擬設(shè)計(jì)。雖然用模擬的方法實(shí)現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時(shí)鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時(shí)間、設(shè)計(jì)難易程度以及可復(fù)用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對(duì)全數(shù)字延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)電路進(jìn)行分析研究和設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時(shí)間里，從對(duì)電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計(jì)、晶體管級(jí)電路設(shè)計(jì)和仿真以及最后對(duì)設(shè)計(jì)好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過(guò)比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計(jì)出了符合指標(biāo)要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開(kāi)發(fā)自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文先簡(jiǎn)要介紹FPGA及其時(shí)鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對(duì)比了DLL和PLL兩種時(shí)鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細(xì)論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計(jì)考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計(jì)。最后對(duì)DLL整體電路進(jìn)行整體仿真分析，驗(yàn)證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計(jì)中，用Verilog-XL對(duì)部分電路進(jìn)行數(shù)字仿真，Spectre對(duì)進(jìn)行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計(jì)采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫(kù)建模，設(shè)計(jì)出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動(dòng)時(shí)間為28ps，在輸入100MHz時(shí)鐘時(shí)的功耗為200MW，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的相應(yīng)指標(biāo)。最后完成了輸出電路設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時(shí)鐘分頻等時(shí)鐘頻率合成功能。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 延時(shí)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
上傳用戶：yd19890720
隨著信息時(shí)代的到來(lái)，用戶對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號(hào)經(jīng)信道傳輸后，到達(dá)接收端不可避免地會(huì)受到干擾而出現(xiàn)信號(hào)失真。因此需要采用差錯(cuò)控制技術(shù)來(lái)檢測(cè)和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯(cuò)誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯(cuò)控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，性能強(qiáng)，不但可以糾正隨機(jī)差錯(cuò)，而且對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)能力也很強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以滿足對(duì)數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計(jì)一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識(shí)，重點(diǎn)介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進(jìn)行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進(jìn)行八倍并行擴(kuò)展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計(jì)了一種便于硬件實(shí)現(xiàn)的脈動(dòng)關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實(shí)現(xiàn)。由于進(jìn)行了超前運(yùn)算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時(shí)延時(shí)更小。 本論文設(shè)計(jì)了C++仿真平臺(tái)，并與HDL代碼結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。Verilog HDL代碼經(jīng)過(guò)modelsim仿真驗(yàn)證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進(jìn)行綜合驗(yàn)證以及靜態(tài)時(shí)序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗(yàn)證及測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時(shí)傳輸，達(dá)到性能指標(biāo)要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實(shí)現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本項(xiàng)目完成的是基于中國(guó)“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎(chǔ)構(gòu)建的主硬件處理平臺(tái)。對(duì)于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機(jī)化)、前向糾錯(cuò)編碼(FEC)、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調(diào)制)、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。其中關(guān)鍵技術(shù)：TDS-OFDM技術(shù)及其和絕對(duì)時(shí)間同步的復(fù)幀結(jié)構(gòu)、信號(hào)幀的頭和幀體保護(hù)技術(shù)、低密度校驗(yàn)糾錯(cuò)碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國(guó)標(biāo)的自主創(chuàng)新特點(diǎn)，為數(shù)字電視領(lǐng)域首次采用。其硬件實(shí)現(xiàn)，亦尚未有具體產(chǎn)品參考。 本文首先介紹了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布背景。并對(duì)國(guó)標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及FPGA設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。在此基礎(chǔ)上，第三章重點(diǎn)、詳細(xì)地介紹了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括設(shè)計(jì)方案、算法和結(jié)構(gòu)的選取、FPGA實(shí)現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的級(jí)連調(diào)試過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)級(jí)連后的整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真、分析和驗(yàn)證。作者在項(xiàng)目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關(guān)資料，了解并分析國(guó)標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國(guó)標(biāo)的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調(diào)整和改進(jìn)了3780點(diǎn)IFFT OFDM調(diào)制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設(shè)計(jì)并驗(yàn)證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯(cuò)編碼、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。 5.在系統(tǒng)級(jí)連調(diào)試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)。 6.完成了整個(gè)發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調(diào)試、分析和驗(yàn)證。
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