基于有理數(shù)分頻頻率合成器的CPLD設(shè)計方法.pdf

1、頻率合成器被喻為眾多電子系統(tǒng)的“心臟”。使用頻率合成器可以產(chǎn)生電子頻譜。在許多先進的電子系統(tǒng)中，都需要有高精度、高穩(wěn)定度的頻率源。所以頻率合成技術(shù)十分重要。本論文主要從研究和應(yīng)用的角度出發(fā)，對課題進行深入分析論證，并基于頻率合成技術(shù)，設(shè)計一種通用的可預(yù)置數(shù)的有理數(shù)分頻器。有理數(shù)分頻器主要包括鍵盤輸入、液晶顯示、控制電路和信號處理電路。其中信號處理過程是整個系統(tǒng)設(shè)計和原理分析的核心。要想實現(xiàn)一次分頻工作過程，只要通過鍵盤輸入設(shè)定值和控制信

2、號，就可以通過一系列信號處理過程，最終得到分頻的結(jié)果和設(shè)計電路。設(shè)計的關(guān)鍵是分頻處理的算法問題，算法優(yōu)劣將直接關(guān)系到分頻器設(shè)計的性能。 論文首先介紹了頻率合成和分頻技術(shù)的基本概念、技術(shù)原理和工作應(yīng)用。然后又論述了分頻電路的設(shè)計和分頻算法的設(shè)計。 設(shè)計采用VHDL硬件描述語言，利用VHDL直接實現(xiàn)分頻算法和硬件電路設(shè)計。我們采用自項向下的設(shè)計方法，程序設(shè)計經(jīng)過綜合以后再通過RTL級仿真，最后得到該算法實現(xiàn)的電路。該電路的核

3、心器件是累加器，累加器由寄存器和加法器構(gòu)成。為了應(yīng)用方便能夠?qū)崿F(xiàn)分頻器的人機互動，采用單片機作為控制的核心部件。通過鍵盤可以控制整個分頻器的工作，并通過液晶顯示分頻器的工作狀態(tài)。 另外我也從頻率上分析了分頻器的性能，包括分頻能工作的最高頻率和分頻工作的數(shù)據(jù)寬度，由于本次采用的小數(shù)定點輸入，而有理數(shù)轉(zhuǎn)換成小數(shù)就存在一個精度問題，所以數(shù)據(jù)寬度越寬它的精度就越高，采用16位數(shù)據(jù)寬度的誤差是2-16。又因為本次采用的分頻算法是異步實現(xiàn)的

4、，而分頻器件本身在工作的時候就存在了一個隨著器件不同而不同的延時，同時又要考慮累加器的運算時間。因此當計算簡單的時候，分頻器的最高工作頻率是由器件延時決定的，而當計算復雜的時候，分頻器的最高工作頻率就由運算時間決定的。我們可以從16位和32位的累加器所能分頻的最高頻率可以看出來，同樣的器件由于計算的位數(shù)的加寬，必然會帶來相應(yīng)的延時．另外，即使工作在同一個數(shù)據(jù)寬度下，計算得復雜和簡單，所帶來的延時也是不一樣的。這些我們都可以在仿真波形中，