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CPLD設計的CCD信號發(fā)生器技術(shù)
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時(shí)間：2010-06-30
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖3程序仿真結果
5 數模轉換及輸出處理模塊
選用DAC2900 作為數模轉換器，將模擬的灰度圖像經(jīng)數模轉換得到的模擬信號。DAC2900 是TI 公司生產(chǎn)的10 位高速D/A 器件，DAC2900 采用單一電源工作，電源范圍為3.3-5V， DAC2900 是電流輸出數模轉換器，它提供差分電流輸出，可支持單端或查分應用。兩個(gè)輸出電流的匹配確保在差分輸出結構中提高其動(dòng)態(tài)性能，電流輸出可直接與輸出電阻相接，提供兩個(gè)互補的單端電壓輸出，也可直接輸入變壓器。
DAC2900的模擬信號輸出可以采取單端輸出方式或者差分輸出方式。單端輸出方式連接比較簡(jiǎn)單，但抗噪性能差，所以采取差分輸出方式，以盡量減少信號噪聲以及電磁的干擾。尤其是采用差分輸出方式可以將所有偶次諧波通過(guò)正反兩個(gè)輸入信號基本上互相抵消。
DAC2900芯片資料提供的原理圖如圖4所示，配置方案的參考公式如下：
圖4輸出處理電路原理圖
Vref為DAC2900內部+1.25V基準電壓，Rset為DAC2900從外部引入的配置電阻值，由公式（1）可知，可以通過(guò)設定該電阻值來(lái)調節OUTFSI ,由公式（2）得出，從而可以控制電壓Vout 的大小。本系統Rset 取值為2K Ω ，可以得到20mA的滿(mǎn)量程輸出。系統要求轉換電壓范圍為 0-500mV，則輸出電阻Rf 取值為25 Ω ，滿(mǎn)足系統要求。利用CADENCE軟件實(shí)現PCB設計，原理圖如圖5所示：
圖5數模轉換模塊的DXP原理圖
6 提高信號精度
經(jīng)過(guò)上述的數字的信號生成，數模轉換及轉換，基本上可以得到所需要的頻率為11 MHz 的信號波形。信號上疊加了很多的高頻噪聲，無(wú)法滿(mǎn)足下級采樣系統對低噪聲的要求。因此需要從PCB的布局、布線(xiàn)及器件的配置等多個(gè)角度人手，對信號進(jìn)行改進(jìn)，把噪聲限制在10 mV 以下，主要從以下三方面來(lái)提升系統性能，抑制噪聲：
（1）電源濾波部分。電源噪聲的危害最大，通過(guò)對電源部分增加濾波電路來(lái)濾除電源噪聲，同時(shí)因為大旁路電容可能因諧振而失效，所以在電路板上布置了一些比較小的旁路電容陣列，CPLD器件的每個(gè)供電電壓管腳都要外接0.1μ ，電容來(lái)進(jìn)行濾波。
（2）由于系統工作在較高的頻率，所以要考慮到信號的完整性問(wèn)題，即解決信號的反射及信號之間的串擾問(wèn)題。選取串聯(lián)端接的方法，并且將匹配電阻盡量靠近信號發(fā)送端。同時(shí)將設計完成的PCB圖導入CADENCE軟件進(jìn)行仿真，確定最佳的串聯(lián)電阻值，實(shí)際系統通過(guò)串聯(lián)匹配電阻后，信號的過(guò)沖和振鈴現象得到了有效的消除。
（3）增加模擬一階有源濾波電路。通過(guò)示波器發(fā)現生成信號上疊加有高頻噪聲，為了濾除該噪聲，選用OPA680放大器構成有源低通濾波電路。通過(guò)調節器件參數來(lái)改變?yōu)V波器的低通頻率范圍，大大方便了系統調試，有效的濾除了高頻噪聲。在接插件管腳增加RC低通濾波電路，實(shí)際證明對提高信號質(zhì)量有一定的改善作用。
7 結束語(yǔ)
編譯仿真通過(guò)后，在頂層用原理圖進(jìn)行綜合實(shí)現，然后燒入芯片進(jìn)行實(shí)驗，并根據實(shí)際運行情況，對設計進(jìn)行改進(jìn)。如根據實(shí)際器件的延時(shí)特性．在設計中某些地方插入適當的延遲單元以保證各時(shí)延一致。本設計完成了CCD 輸出信號仿真,并給出最終仿真波形。我們對設計的信號發(fā)生器在不同配置數據下的輸出信號進(jìn)行了測試，信號的波形和信噪比都完全能達到系統所要求的性能指標，從而表明該設計方案是行之有效的。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151758.htm
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