MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以省去存儲中間計(jì)算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計(jì)算子模塊的工作時(shí)序，將數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計(jì)了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計(jì)RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個，寄存器共有4024個，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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由于移動環(huán)境的復(fù)雜性，無線信號在發(fā)送傳輸和接收過程中有很明顯的衰落現(xiàn)象，特別是在高頻無線通信中，多徑衰落或頻率選擇性衰落對無線信號的干擾最為嚴(yán)重。通過分集接收技術(shù)，Rake接收機(jī)在CDMA移動通信系統(tǒng)中抗多徑衰落效果尤為明顯。作為一種新穎的多址接入方式，多載波CDMA充分利用了OFDM最優(yōu)頻率利用率以及CDMA的多址和頻率分集，且系統(tǒng)容量和抗符號間干擾性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單載波CDMA。這些特性使得多載波CDMA成為未來的寬帶無線通信系統(tǒng)最有希望的候選。 @@ 本文研究了一種多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，介紹了其Rake接收機(jī)工作原理和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了理論仿真并用FPGA予以實(shí)現(xiàn)。 @@ 本文首先介紹了移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷史以及OFDM和CDMA技術(shù)原理，并描述了OFDM和CDMA結(jié)合的三種系統(tǒng)（MC-DS-CDMA、MT-CDMA、MC-CDMA）的原理和系統(tǒng)模型；接著，介紹了目前影響移動通信的主要衰落以及Rake接收機(jī)基本原理及其作用。多徑信號的每路信號都可能含有可以利用的信息，Rake接收機(jī)就是通過多個相關(guān)接收器接收多徑信號中各路信號，通過信道估計(jì)和信道補(bǔ)償消去信道因子的附加相位，并把他們合并在一起，以此來改善信號的信噪比和系統(tǒng)的可靠性；在此基礎(chǔ)上，論文提出了一種多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并詳細(xì)介紹了其Rake接收機(jī)實(shí)現(xiàn)原理，給出了最大比合并時(shí)各種分徑數(shù)目下系統(tǒng)誤碼率的仿真圖；最后介紹了此方案中Rake接收機(jī)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案及其系統(tǒng) 測試結(jié)果。@@ 仿真結(jié)果顯示出隨著分集徑數(shù)的增加，系統(tǒng)的誤碼率顯著降低。表明Rake接收機(jī)抗多徑衰落效果顯著，且在多載波CDMA系統(tǒng)中其分集效果更好，實(shí)現(xiàn)相對簡單。最終Rake接收機(jī)的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)果同理論仿真一致，時(shí)序通過，資源耗費(fèi)不大，具有較大的實(shí)用價(jià)值。 @@關(guān)鍵詞：多載波擴(kuò)頻通信，CDMA，Rake接收機(jī)，F(xiàn)PGA
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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同步是移動通信領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是保障通信初始和進(jìn)行的必要過程，對系統(tǒng)的性能影響重大。縱觀移動通信系統(tǒng)的發(fā)展史，同步技術(shù)自始至終都是人們研究的熱點(diǎn)。 @@ WCDMA作為第三代移動通信無線接口標(biāo)準(zhǔn)之一，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到了商用。小區(qū)搜索是WCDMA的重要物理層過程，是實(shí)現(xiàn)下行移動臺和基站間同步的重要手段。 @@ 作為ASIC領(lǐng)域的一種半定制電路，現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）既解決了全定制電路不能修改的不足，又解決了原有可編程器件容量有限的問題。FPGA以其強(qiáng)大的現(xiàn)場可編程能力和開發(fā)速度優(yōu)勢，逐漸成為ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。 @@ 因此，研究WCDMA同步算法及其在FPGA中的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證是具有理論和現(xiàn)實(shí)意義的。本文首先介紹了WCDMA物理層基礎(chǔ)，接著詳細(xì)討論了WCDMA主同步、輔同步和導(dǎo)頻同步的原理，介紹了前兩步同步的改進(jìn)型算法和證明，并和傳統(tǒng)相關(guān)算法在資源和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度方面進(jìn)行了比較，給出了下行同步的浮點(diǎn)仿真結(jié)果和分析。之后，深入討論了下行同步的FPGA （V4-SX-35）實(shí)現(xiàn)方案、運(yùn)算流程和模塊間的接口設(shè)計(jì)。最后，介紹了下行同步的FPGA驗(yàn)證方法。 @@ 本文較為深入的討論了WCDMA下行同步的算法和FPGA實(shí)現(xiàn)方案，給出了理論分析和仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并在低復(fù)雜度和資源開銷條件下，完成了FPGA的硬件設(shè)計(jì)和片上測試，達(dá)到了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：WCDMA；同步；小區(qū)搜索；FPGA
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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低密度校驗(yàn)碼(LDPC)是一種能逼近Shannon容量限的漸進(jìn)好碼，其長碼性能甚至超過了Turbo碼。低密度校驗(yàn)碼以其迭代譯碼復(fù)雜度低，沒有錯誤平層，碼率和碼長可靈活改變的優(yōu)點(diǎn)成為Turbo碼強(qiáng)有力的競爭對手。目前，LDPC碼已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數(shù)字視頻和音頻廣播等領(lǐng)域，因此LDPC碼編譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)已成為糾錯編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 本文在分析LDPC碼的基本編碼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，首先研究了LDPC碼的隨機(jī)構(gòu)造方法，并給出了有效的PEG算法實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)分析了用環(huán)消除(cycle elimination)算法實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造。然后對LDPC碼的幾種不同譯碼算法進(jìn)行分析比較，討論了一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法-TDMP算法，并對易于硬件實(shí)現(xiàn)的TDMP算法進(jìn)行了性能仿真，仿真結(jié)果表明TDMP算法作為硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法具有優(yōu)異的性能優(yōu)勢。最后針對Altera公司的StratixEPIS25 FPGA芯片設(shè)計(jì)了一個基于TDMP算法的(4096，2048)非規(guī)則LDPC碼譯碼器，內(nèi)部用了4個單校驗(yàn)碼譯碼器并行譯1幀數(shù)據(jù)，3幀同時(shí)譯碼，作者詳細(xì)介紹了該譯碼器芯片的設(shè)計(jì)過程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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高速大容量數(shù)據(jù)采集存儲技術(shù)在通信、航天、氣象、雷達(dá)等多個領(lǐng)域中擁有著廣泛應(yīng)用。各領(lǐng)域科技與信息技術(shù)不斷發(fā)展，對數(shù)據(jù)的采集和傳輸速率要求越來越高，對數(shù)據(jù)存儲的速度和容量要求也越來越高。高速數(shù)據(jù)存儲主要包括存儲介質(zhì)選取、存儲器控制、數(shù)據(jù)存儲和總線應(yīng)用等，如何實(shí)時(shí)、高速、連續(xù)大量地采集存儲數(shù)據(jù)是一個關(guān)鍵性問題。 本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA控制的高速數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用符合ATA-6規(guī)范的IDE硬盤作為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，采用RAID0配置的磁盤陣列形式，并配合板載的128MB內(nèi)存實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高速大容量穩(wěn)定存儲。 該磁盤陣列同時(shí)管理五個IDE硬盤，平均數(shù)據(jù)流達(dá)到250MB/s，峰值傳輸速率達(dá)到500MB/s，也可以擴(kuò)展更多硬盤構(gòu)成大容量的磁盤陣列。系統(tǒng)采用PCI-9054橋芯片與計(jì)算機(jī)連接，可同時(shí)存儲四路AD數(shù)據(jù)，可以通過人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集情況，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)整個磁盤陣列的實(shí)時(shí)控制。
標(biāo)簽： FPGA 高速數(shù)據(jù) 采集
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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Actel SmartFusion智能混合信號FPGA在單個器件中整合了已經(jīng)獲驗(yàn)證且高度靈活的ProASIC?3 FPGA架構(gòu)、先進(jìn)的混合信號功能以及一個ARM? Cortex?-M3硬核處理器。SmartFusion能夠?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了多達(dá)50萬門用戶邏輯、13.8 Kb的通用FPGA RAM、眾多系統(tǒng)外設(shè)和可編程模擬電路，以及一個包含了100 MHz Cortex-M3處理器(64 Kb SRAM 和 512 Kb閃存)的微控制器子系統(tǒng)(MSS)。
標(biāo)簽： SmartFusion Actel FPGA 智能混合
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代社會對各種無線通信業(yè)務(wù)的需求迅猛增長，這就要求無線通信在具有較高傳輸質(zhì)量的同時(shí)，還必須具有較大的傳輸容量。這種需求要求在無線通信中必須采用效率較高的線性調(diào)制方式，以提高有限頻帶帶寬的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率，而效率較高的調(diào)制方式通常會對發(fā)端發(fā)射機(jī)的線性要求較高，這就使功率放大器線性化技術(shù)成為下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 在本文中，研究了前人所提出的各種功放線性化技術(shù)，如功率回退法、正負(fù)反饋法、預(yù)失真和非線性器件法等等，針對功率放大器對信號的失真放大問題進(jìn)行研究，對比和研究了目前廣泛流行的自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真算法。在一般的自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真算法中，主要有兩類：無記憶非線性預(yù)失真和有記憶非線性預(yù)失真。無記憶非線性預(yù)失真主要是通過比較功率放大器的反饋信號和已知輸入信號的幅度和相位的誤差來估計(jì)預(yù)失真器的各種修正參數(shù)。而有記憶非線性預(yù)失真主要是綜合考慮功率放大器非線性和記憶性對信號的污染，需要同時(shí)分析信號的當(dāng)前狀態(tài)和歷史狀態(tài)。在對比完兩種數(shù)字預(yù)失真算法之后，文章著重分析了有記憶預(yù)失真算法，選擇了其中的多項(xiàng)式預(yù)失真算法進(jìn)行了具體分析推演，并通過軟件無線電的方法將數(shù)字信號處理與FPGA結(jié)合起來，在內(nèi)嵌了System Generator軟件的Matlab/Simulink上對該算法進(jìn)行仿真分析，證明了這個算法的性能和有效性。 本文另外一個最重要的創(chuàng)新點(diǎn)在于，在FPGA設(shè)計(jì)上，使用了系統(tǒng)級設(shè)計(jì)的思路，與Xilinx公司提供的軟件能夠很好的配合，在完成仿真后能夠直接將代碼轉(zhuǎn)換成FPGA的網(wǎng)表文件或者硬件描述語言，大大簡化了開發(fā)過程，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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本文論述了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，介紹了TCP/IP協(xié)議棧的原理，以及硬線實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的意義和應(yīng)用。 第一章為緒論，介紹論文研究的目的、內(nèi)容、意義和國內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀。 第二章介紹FPGA設(shè)計(jì)的流程和Verilog HDL設(shè)計(jì)語言。著重介紹了FPGA的代碼輸入、編譯、綜合、仿真和下載等等步驟，并且介紹了FPGA設(shè)計(jì)中使用到的EDA軟件。介紹了Verilog HDL語言的起源，以及Verilog HDL語言的優(yōu)缺點(diǎn)，并與VHDL語言進(jìn)行了簡單的比較。 第三章介紹嵌入式系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的經(jīng)過剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的內(nèi)容。著重介紹了要實(shí)現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議棧的子協(xié)議，包括TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議。在介紹這些協(xié)議的時(shí)候，介紹了這些協(xié)議的工作原理，以及這些協(xié)議要用到的報(bào)文的格式。 第四章介紹實(shí)現(xiàn)剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，具體介紹的經(jīng)過剪裁的TCP/IP各個模塊的設(shè)計(jì)工作。這個部分著重介紹各個模塊的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)各個模塊的過程。在設(shè)計(jì)完這些模塊后，對這些模塊的仿真進(jìn)行了仿真。 第五章是全文的總結(jié)，概括了作者在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的主要工作和課題的意義，同時(shí)指出了進(jìn)一步工作的方向和需要解決的問題。
上傳時(shí)間： 2013-07-04
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寬帶無線通信的持續(xù)高速的需求增長刺激了新的通信技術(shù)的不斷產(chǎn)生，而這些技術(shù)的發(fā)展，很大程度上都來自于不同技術(shù)的互相補(bǔ)充與融合，這也成為新標(biāo)準(zhǔn)的源泉。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)在提供高效的頻譜利用率以及良好的抗多徑性能的同時(shí)，通過多輸入輸出(MIMO)技術(shù)來進(jìn)一步增加信道容量，在不增加信號帶寬的基礎(chǔ)上取得更高的傳輸速率和更好的傳輸質(zhì)量。因此MIMO-OFDM技術(shù)近年來在成為研究熱點(diǎn)的同時(shí)，已被認(rèn)為是下一帶移動通信和網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)準(zhǔn)中的核心技術(shù)。 本文主要對MIMO-OFDM系統(tǒng)物理層的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并主要對系統(tǒng)的同步和信道估計(jì)算法進(jìn)行了深入的分析，并提出了一些改進(jìn)。最后進(jìn)行了MIMO-OFDM基帶系統(tǒng)基于FPGA的物理層設(shè)計(jì)，對其中一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)，比如信道估計(jì)和空時(shí)譯碼模塊進(jìn)行了詳細(xì)的討論。 第一章緒論部分首先結(jié)合寬帶無線通信技術(shù)發(fā)展的歷史就MIMO-OFDM技術(shù)產(chǎn)生發(fā)展的背景進(jìn)行了分析，指出了MIMO-OFDM研究與發(fā)展方向，最后總結(jié)了本文的工作目標(biāo)和基本要求。 第二章主要是推導(dǎo)分析了MIMO-OFDM系統(tǒng)的基本原理，先分別從OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)兩方面概括性的介紹了其理論以及技術(shù)特點(diǎn)，最后對MIMO與OFDM結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。 第三章是對MIMO-OFDM同步算法的研究，主要針對基于訓(xùn)練序列的同步算法進(jìn)行了深入討論，關(guān)注點(diǎn)是訓(xùn)練序列的設(shè)計(jì)。針對原有的一些算法進(jìn)行了總結(jié)與比較，并主要對基于頻域設(shè)計(jì)的訓(xùn)練序列符號同步算法做出了改進(jìn)。 第四章首先從基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法推導(dǎo)開始，關(guān)注點(diǎn)放在MIMO-OFDM系統(tǒng)下的自適應(yīng)信道估計(jì)算法研究。文章將原有的一些OFDM自適應(yīng)信道估計(jì)算法擴(kuò)展到MIMO領(lǐng)域，結(jié)合基于共軛梯度的自適應(yīng)算法并做出了一些改進(jìn)。 第五章節(jié)是本文的硬件設(shè)計(jì)部分，文章基于一個2發(fā)2收MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了基帶數(shù)字處理部分的FPGA設(shè)計(jì)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)了發(fā)送端和接收端數(shù)據(jù)處理的基本功能，為完善的和更高性能的MIMO-OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： MIMOOFDM FPGA 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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PWM(脈沖寬度調(diào)制)是一種利用數(shù)字信號來控制模擬電路的控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電源、電機(jī)、伺服系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子控制器、功率控制等電力電子設(shè)備。PWM技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，也是變頻技術(shù)的核心，同時(shí)在機(jī)床，液壓位置控制系統(tǒng)等機(jī)械裝置中也發(fā)揮著重要的作用。PWM技術(shù)已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)，因此研究PWM發(fā)生器對于基礎(chǔ)理論的發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)都有十分重要的意義。 論文研究的主要內(nèi)容是用任意波形作為調(diào)制信號通過特定的方法來產(chǎn)生所需要的PWM波形，任意波形的合成和PWM波形的生成是兩個主要任務(wù)。任意波形的合成是課題設(shè)計(jì)的一個難點(diǎn)，也是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。論文中波形合成采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。DDS技術(shù)以相位為地址，通過查找離散幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行波形合成，具有輸出波形相位變化連續(xù)、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速率快的優(yōu)點(diǎn)，而且通過設(shè)置控制字可靈活方便地改變輸出頻率，是目前波形合成的主流方法。 實(shí)現(xiàn)PWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法有多種。在綜合比較了單片機(jī)、DSP、ARM等常用開發(fā)工具特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出了一種以可編程邏輯器件(PLD)為主體，單片機(jī)輔助配合的設(shè)計(jì)方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電了技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程邏輯器件的集成度和容量越來越大，基于PLD的設(shè)計(jì)方法正逐步成為一種主流于段，是近些年來電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個熱點(diǎn)。整個系統(tǒng)分為模擬波形產(chǎn)生、單片機(jī)控制電路、FPGA內(nèi)部功能模塊三大部分。FPGA部分的設(shè)計(jì)是以Altera公司的Quartus Ⅱ軟件為開發(fā)平臺，采用VHDL語言為主要輸入手段來完成內(nèi)部各功能模塊的設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真等調(diào)試工作，目標(biāo)載體選用性價(jià)比比較高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件；單片機(jī)控制電路主要負(fù)責(zé)控制字的設(shè)置和顯示，波形數(shù)據(jù)的接受與發(fā)送；用MATLAB軟件完成仟意波形的繪制和模擬任務(wù)。 論文共分五章，詳細(xì)介紹了課題的背景、PWM發(fā)生器的發(fā)展和應(yīng)用以及選題的目的和意義等，論述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性，對外圍電路和FPAG內(nèi)部功能模塊的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了具體說明，并對仿真結(jié)果、系統(tǒng)的性能、存在的問題和改進(jìn)方法等進(jìn)行了分析和闡述。整個設(shè)計(jì)滿足PWM發(fā)生器的任務(wù)和功能要求，設(shè)計(jì)方法可行。
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