基于FPGA的全数字锁相环路的设计

摘? 要 ????? 在短短的一百的时间内，随着半导体的问世，其带动了电子信息产业、智能控制、航天航空以及其它的IT产业迅速的发展，从第一代的晶体管时代，到现在的超大规模的时代，其发展是巨大的，同时社会也进入到一个信息化的时代。其标志就是在半导体科学研究上的巨大进步，这也依赖着现在集成电路技术和软件技术的发展水平。从小规模的74系列集成芯片到现在的fpga其不仅是在工作效率上的改变而是一个质的飞跃，同时也改变着人们的生活水平和生活方式。 ????? 数字锁相环在数信号处理电力系统的测量和控制方面是很关键的一项技术，其性能的好环，可直接影响到整个系统的优劣。本文所讨论的数字锁相环路已经在数字通信、无线电电子学以及电力系统自动化等领域中得到了极为广泛的应用，特别是在数字通信的调制解调和位同步中常常要用到各种各样的锁相环传统的全数字锁相环路（DPLL）。锁相就是利用输入信号与输出信号之间的相位误差自动调节输出相位使之与输入相位一致，或保持一个很小的相位差。最初的锁相环全部由模拟电路组成，随着大规模、超高速数字集成电路的发展及计算机的普遍应用，出现了全数字锁相环路。其出现从很大程度上为数字系统提供了一个相当优秀的处理途径。 ? 论文主要介绍全数字锁相环出现的背景、工作原理及系统组成、以及系统电路的实现。 关键词：全数字锁相环 DPLL数字鉴相器(DPD) 数字环路滤波器(DLF) 数控振荡器 目录 1 绪 论…………………………………………………………………………………………5 ? 1.1 背景…………………………………………………………………………………..5 ?? 1.1.1 电子技术的发展史………………………………………………………………...5 ?? 1.1.2 当代电技术……………………………………………………………………….7 ? 1.2 研究全数字锁相环的意义……………………………………………………………..8 2 FPGA及VHDL语言概述………………………………………………………………….9 ? 2.1 FPGA 介绍……………………………………………………………………………9 ?? 2.1.1 Xilinx FPGA器件简介……………………………………………………………..9 ? 2.2 VHDL语言简介……………………………………………………………………….9 3 数字锁相不原理………………………………………………………………………10 ? 3.1 DPLL工作原理分析………………………………………………………………10 ? 3.1.1 系统部框图 …………………………………………………………………10 ? 3.1.2数字环路滤波器 ……………………………………………………………12 ? 3.1.3数控振荡器 …………………………………………………………………12 4全数字锁相环仿真验证与分析 ………………………………………………………13 4.1各模块的验证与仿真 ……………………………………………………………13 4.1.1 异或门鉴相器 ………………………………………………………………13 4.1.2变模可逆计数器 ……………………………………………………………13 4.1.3 脉冲控制器 …………………………………………………………………14 ? 4.2 DPLL工作性能的分析……………………………………………………………18 ??? 4.2.1 DPLL工作性能分析 …………………………………………………………18 ? 4.2.2 DPLL 参数分析………………………………………………………………19 5结束语 …………………………………………………………………………………19 参考文献…………………………………………………………………………………20 　研究全数字锁相环的意义 ? 众所周知现在我们已经进入了一个信息化的时代，那么在这个信息化的时代对我们最重要的莫过于对信息的处理。不论是因特网，还是我们的无线网络都离不开对数字信号的高效与正确的处理。其中全数字锁相环的出现就为我们提供了一个相当好工具。现在很流行的一项技术数字频率合成技术(DDS),其中很重要的一个环节就是利用锁相环来进行频率的合成。还有其它的相当多的数字产品中都会用到全数字锁相环来实现整个系统在设计上稳定性与可靠性。因此对全数字锁相环的研究为我们以后对数字电路的设计与研究都有相当大的帮助。