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基于单片机与FPGA的单相程控功率源研究

作　者: 梁育雷
导　师: 公茂法
学　校: 山东科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: DDS FPGA 硬件描述语言闭环控制功率放大
分类号: TN73
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在现代电子技术发展日新月异的今天,各行各业的研究及应用领域中,常常需要高精度且频率可调的信号源。并且要求由数字信号来控制,这就是数字式频率合成器,也即DDS。DDS能够实现高精度,高速度,高可靠性等一系列要求。因此,DDS技术为这类高精度且频率可调的信号发生器的设计与实现提供了理论依据与技术支持。在本设计中,针对国内外研究现状,结合了DDS技术的优点,并且使用FPGA来实现DDS，拥有普通DDS无法比拟的优势。利用FPGA的大规模、高集成特性,可以在单片FPGA内完成实际所需DDS的定制式设计,根据实际应用情况可以设计出以系列功能不同的DDS功能芯片。在设计中,使用硬件描述语言对FPGA进行设计,并且通过高精度D/A转换器件,幅值调节系统,改造后的二阶滤波器等一系列硬件电路对FPGA输出的离散波形序列进行还原、合成以输出符合要求的正弦波波形。设计采用二阶滤波器滤除高频杂波。此外,在DDS的FPGA实现基础上,对输出信号进行了放大,使之不仅作为信号源,更可作为虚拟负载模拟,以满足校验仪输出之需要。为了得到理想的功率源的输出稳定性,本文采用了闭环控制的设计,使得输出信号更加稳定。最后,阐述了主控系统的软件设计,通过一系列的模块化软件设计,实现各种参数的输入,状态显示等功能。本程控功率源主要用于电表校验仪信号输出,作为实验室设备改造的一个配套设备,在设计上一方面着重实现原有设备的所有功能,在后续功能扩展方面也有相应的研究。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-16
  1.1 课题背景  11
  1.2 程控功率源研究历程  11-14
  1.3 本文的研究内容及意义  14-16
2 基于FPGA的直接数字频率合成技术原理  16-27
  2.1 直接数字频率合成技术原理  16-22
  2.2 实现直接数字频率合成的方案介绍  22-25
  2.3 本课题采用的方案  25-27
3 直接数字频率合成器的FPGA芯片设计  27-42
  3.1 FPGA及其开发环境简介  27-33
  3.2 基于EP2C5型FPGA的DDS设计  33-41
  3.3 FPGA硬件配置及外部接口设计  41-42
4 系统硬件设计  42-59
  4.1 外部硬件电路设计概述  42
  4.2 正弦波发生器硬件设计  42-49
  4.3 滤波器硬件设计  49-51
  4.4 电压控制电路设计  51-55
  4.5 信号放大部分硬件设计  55-57
  4.6 闭环反馈控制电路设计  57-59
5 主控制系统软件设计  59-64
  5.1 软件总体结构  59-60
  5.2 各功能模块软件设计  60-64
6 总结与展望  64-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67
参考文献  67-69

基于单片机与FPGA的单相程控功率源研究

内容摘要

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