【正文】 FPGA 的設(shè)計(jì)流程 ......................................................................................... 4 FPGA 的基本結(jié)構(gòu)簡介 ................................................................................. 4 FPGA軟件部分設(shè)計(jì) ...................................................................................... 1 快速傅里葉變換（ FFT） ............................................................................. 4 利用 FFT 進(jìn)行頻譜分析 ............................................................................... 4 FIFO 存儲單元在 FFT 算法中的應(yīng)用 ......................................................... 4 FFT 輸入控制信號 ....................................................................................... 4 第 IV 頁 基波幅值參數(shù)和各次諧波復(fù)制參數(shù)的提取 ............................................... 4 失真度計(jì)算 ................................................................................................... 4 LCD顯示電路設(shè)計(jì) ......................................................................................... 2 HB240128M1A 顯示器的特色 ....................................................................... 4 HB240128M1A 顯示器硬件接口 ................................................................... 4 整體電路設(shè)計(jì) ................................................................................................. 1 本章小結(jié) ........................................................................................................... 1 第 4 章 實(shí)物完成情況 ............................................................................................ 1 A/D板完成情況 .............................................................................................. 1 LCD完成情況 ................................................................................................... 1 整體電路板完成情況 .................................................................................. 2 FPGA完成情況 ................................................................................................ 3 本章小結(jié) ........................................................................................................... 3 第 5 章 失真度測量誤差分析 .......................................................................... 1 A/D測量誤差 .................................................................................................. 1 運(yùn)算過程中有限字長效應(yīng)造成的誤差 ............................................... 1 混迭效應(yīng)和頻譜泄漏造成的誤差 ......................................................... 2 基波測量誤差 ................................................................................................. 3 本章小結(jié) ........................................................................................................... 3 第 6 章 總結(jié) ...................................................................................................................... 4 第 2 章 軟件工具介紹 .............................................................................................. 4 結(jié) 論 .............................................................................................................................. 36 致 謝 ................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 37 附 錄 1 標(biāo)題 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附 錄 2 標(biāo)題 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 1 頁 第 1 章 緒 論 課題意義 在電子工程的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，信號無論在開路傳輸或閉環(huán)傳輸過程中都會受到環(huán)境、傳輸網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)和應(yīng)用元件參數(shù)變化的影響，其或多或少的改變了原始信號的性質(zhì)，這種變化就是所謂的信號畸變現(xiàn)象，通常叫做失真。失真度是無線電信號的一個(gè)重要參數(shù)。在無線電計(jì)量測試中，許多參數(shù)的準(zhǔn)確測量都涉及失真度測量問題。例如：在檢定電壓表、功率表和交流數(shù)字式電壓表時(shí)，為了減小不同檢波式儀表的波形誤差、提高檢定的準(zhǔn)確度，就必須減小信號源的失真。其次通過非線性失真測試還可以考察傳輸網(wǎng)絡(luò)的失真性質(zhì)，有利于改進(jìn)傳輸 網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)。因此在信息產(chǎn)生、傳遞、接受過程中，必須認(rèn)真分析處理好失真問題，并且在低頻和超低頻的標(biāo)準(zhǔn)波形的測試和計(jì)量中，在電力系統(tǒng)以及其他要求檢測信號波形純正性時(shí)，如振動信號、電力系統(tǒng)信號和工業(yè)控制中的激勵信號和輸出信號的波形純正性的檢測中，均需要檢測波形的失真度。因此認(rèn)真分析并處理好失真度問題是非常重要的。 失真度測試儀介紹 失真度表征一個(gè)信號偏離純正弦信號的程度 .失真度定義為信號中全部諧波分量的能量與基波能量之比的平方根值。 如果負(fù)載與信號頻率無關(guān) ，則信號的失真度也可以定義為全部諧波電壓的有效 值與基波電壓的有效值之比并以百分?jǐn)?shù)表示 即 2 2 223111... 100%nU U Uppr pU ? ? ??? ? ? 式中： r 為失真度； p 為信號總功率； P1 為基波信號功率； U1 為基波電壓的有效值；U1~Un 為諧波電壓的有效值。 目前測量失真度的儀器根據(jù)測量原理大致可以分為兩大類：基波剔除法和頻譜分析法。一般模擬式的失真度測試儀都采用基波剔除法，此類失真度測試儀所能測量的最低頻率為 2Hz。但是此類失真度測量儀一般需要提供基波信號或未失真的信號，而且誤差較大，尤其對低失真度的測量精度很低。第二類失真度測量方法為頻譜分析法。這類方法用頻率分析儀測量各次諧波的方法計(jì)算出波形失真度，它可以測量出測信號中的 110 次諧波分量，采用該方法較好的解決了超低頻率失真度的測量問題，它一般用于失真度較小的場合。本課題采用 FFT 法測量失真度。測量時(shí)首先通過模數(shù)變換電路，將被測信號數(shù)字化，然后通過 FFT 變換完成信號的快速傅立葉變換，計(jì)算出被測信號中各頻率成分的幅度有效值，進(jìn)而帶入失真度計(jì)算公式計(jì)算出相對準(zhǔn)確的失真度。 第 2 頁 失真度測試儀的發(fā)展?fàn)顩r 在上世紀(jì) 50 年代以前，由于受技術(shù)條件的限制對非線性失真的分析方法采用典型的單信號輸入法。通過被 測網(wǎng)絡(luò)逐一的輸入一個(gè)不同頻率的相對純正的正弦信號，在其輸出端監(jiān)測其產(chǎn)生的諧波信號的大小，決定信號的非線性失真程度。由于當(dāng)時(shí)不可能有優(yōu)良的選頻電壓表去監(jiān)測被測網(wǎng)絡(luò)的各次諧波成分，而是采用基波抑制法直接測量總諧波的有效值，通過技術(shù)處理讀取被測網(wǎng)絡(luò)的失真度值。 上個(gè)世紀(jì) 50 年代處于電子管的發(fā)展時(shí)期，在國際上設(shè)計(jì)有各種電子管程式的諧波失真度測量儀。我國直到上個(gè)世紀(jì) 50 年代末才開始試制電子管程式的失真度測試儀，并在國內(nèi)相繼推出 52 一 I 型、 52 一 II 型 、 52 一 IA 型失真度測試儀。這些儀器的頻率范圍為 20HZ 一 20KHz，失真度可測量程為 1%10%。 上個(gè)世紀(jì) 60 年代末期，國際上己經(jīng)普遍的應(yīng)用晶體管程式的失真度測試儀。我國在上個(gè)世紀(jì) 70 年代國內(nèi)市場上相繼出現(xiàn)了 BSI 型、 BZS 型、 B1sA 型等晶體管失真度測試儀其頻率范圍按照我國技術(shù)和發(fā)展要求，擴(kuò)展為 2Hz200KHz，失真度可測量程為 %100%。在此期間，為配合收音機(jī)、錄音機(jī)生產(chǎn)流水線的快速測量非線性失真特性指標(biāo)，設(shè)計(jì)出 BS4 型、 BSS 型等自動點(diǎn)頻失真儀。 上個(gè)世紀(jì) 80 年代隨著我國集成電路設(shè)計(jì)規(guī) 模的擴(kuò)大，立體聲廣播對傳媒設(shè)備性能要求的提高，我國開始利用集成電路技術(shù)設(shè)計(jì)低失真度測試儀和全自動失真度測試儀，初步滿足了國內(nèi)市場的需求。 早期的失真度測量儀均采用單組基波抑制網(wǎng)絡(luò)，其基波抑制點(diǎn)處的平衡狀態(tài)受實(shí)際元件參數(shù)隨溫度、濕度的變化影響很大，穩(wěn)定性差。后期設(shè)計(jì)的全自動失真度測量儀、低失真度測量儀、低頻分析儀等均采用三組以上的基波抑制網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一個(gè)基波抑制阻帶，保證了測試性能的穩(wěn)定。 自上個(gè)世紀(jì) 30 年代后出現(xiàn)失真度測量以后，其基本原理均采用基波抑制法，應(yīng)用電路以采用文式電路、雙 T 網(wǎng)絡(luò)最為普遍。上個(gè)世紀(jì) 50 年代曾出現(xiàn)波形分析儀可以按照失真度理論定義測量非線性諧波失真，如 :英國的 TF455E、 TF2330 等儀器。由于技術(shù)難度較高，操作不便，計(jì)算復(fù)雜而不易推廣。因此到目前為止，廣泛使用的仍然是基波抑制法的諧波失真度測試儀。 隨著微處理器的發(fā)展，特別是上個(gè)世紀(jì) 90 年代后，諧波分析法重新返回了失真度測量分析的舞臺。這種儀器通過以微處理器為核心的軟硬件結(jié)合，它能快速的測定被測信號中的基波和諧波的頻率、幅度、相位，并能快速的計(jì)算諧波失真度，不僅可以進(jìn)行通常的諧波失真測量，為了提高儀表的性價(jià)比，系統(tǒng)往往設(shè)計(jì)成多功能。這種 第 3 頁 儀 器對音頻傳輸設(shè)備的性能分析非常方便，是失真度測量設(shè)備的最