一种应用于FPGA时钟管理单元的锁相环设计

设计了一种应用于FPGA时钟管理的可变带宽锁相环.该锁相环采用开关电容滤波器实现可变电阻滤波功能,用反比N电流镜(N为反馈分频系数)来为电荷泵提供偏置,使电荷泵电流与偏置电路电流成1/N的比例关系.本文还提出了用虚拟开关减少了开关两端电压的非理想电荷效应,并设计了一种5级延时单元组成的环形压控振荡器,显著提升了输出频率范围.该锁相环实现了环路带宽与输入频率比值固定,从而使环路带宽能够自动跟随输入频率在较宽范围内变化,保证了其稳定性.本文采用CMOS 65nm数字工艺流片,电源电压为1.2V,作为时钟管理单元IP核嵌入于复旦大学自主研发的FDP5FPGA芯片中.测试表明,本文设计的PLL环路带宽在0.7MHz到13.4MHz能够跟随输入频率在18~252MHz范围内变化,输入频率与环路带宽比值近似为20,产生762MHz~1.7GHz的宽范围输出时钟,阻尼因子均方差不超过8%.     

基于数字延时锁相环的FPGA IO延时管理电路

本文提出了一种基于过采样量化器和换挡(Gear-Shift)控制机制的新颖的数字延时锁相环(DDLL),可以嵌入于FPGA芯片IO单元的延时管理系统,实现了IO单元数据通路延时的精确校正,分辨率达到78ps,可调节范围达4ns,满足FPGA芯片对高速串行接口协议复杂时序的兼容.DDLL使用独具特色的过采样量化器,仅使用1bit时间数字转换器(TDC)达到了98dB SNR,等效理论分辨率达16位,并引入了全新的Gear-Shift控制机制,对误差信息合理的加权实现快速精确的锁入,结合2阶巴特沃斯衰减的数字环路滤波器,实现全数字环路控制,较传统模拟延时锁相环,节省了芯片面积和功耗,同时对数字电路所产生的衬底噪声具有更好耐受.DDLL采用65nm数字工艺,嵌入复旦大学自主研发的FPGA芯片,经过后仿验证,锁定时间小于50cycles.     

FPGA的可靠时钟设计方案

对于现场可编程门阵列(FPGA)常见的6种时钟设计,根据建立时间和保持时间的要求,按照同步设计原则,分别给出可靠的时钟设计方案.利用这些方案来设计FPGA的时钟,可以更容易完成FPGA的项目设计,使得FPGA系统更稳定、更可靠.     

FPGA内部时钟系统间的FIFO数据接口

在现场可编程逻辑芯片的设计过程中，不同模块之间的数据接口，尤其是不同时钟系统的各个模块之间的数据接口是系统设计的一个关键．用异步FIFO模块来实现接口，接口双方都在自己时钟的同步下进行工作，它们之间不需要互相握手，只需跟接口FIFO模块进行交互就可以了，即向接口FIFO模块中写入数据或从FIFO模块中读出数据．用这样一个缓冲FIFO模块实现FPGA内部不同时钟系统之间的数据接口，使设计变得非常简单和容易．所用的FIFO接口是XILINX公司提供的IP核，经过充分测试和优化，系统运行稳定，占用的FPGA内部资源也非常少。     

一种改进的用于FPGA的快速数字锁相环电路设计

设计了一种可以用于FPGA的数字锁相环的集成电路结构.传统的快速逼近设计方法因仅采用单层次的设计架构,会面临延迟单元数目与精度的矛盾,从而需要消耗大量的逻辑资源及面积.新设计创新性地采用多层次延迟链的结构,分粗、细、微调3级逐次进行延迟补偿.近似于采用多位数(这里相当于3位八进制)代替单一位数来代表延迟大小,与传统的单层次数字锁相环技术相比大大地减少了延迟链数目及设计面积,仅相当于同样工艺和设计要求下传统数字锁相环技术延迟单元数目的1/10,及面积的1/2.该结构可实现20~200 MHz频率范围并且设计精度可达到100 ps.     

用FPGA实现高频时钟的分频和多路输出

FPGA(现场可编程逻辑门阵列)内部集成了四个全数字片内延时锁定环电路(Delay—Locked Loop，编写为DLL)，利用它能够实现对芯片输入时钟的零延时输出和时钟倍频，分频以及镜像操作等多种控制功能。本就是用DLL的功能来实现对64MHz的高频时钟的分频和多路输出。     

异步时钟域信号同步的实现

随着数字电子系统设计的快速发展,FPGA(现场可编程门阵列)在一些实际应用系统中通常包含有多个不同时钟,而系统功能实现的前提就是要完成数据在多个不同的时钟域之间进行传输,通常会产生亚稳态危害,为了较小亚稳态风险,本文分析了在跨时钟域时系统可能出现的亚稳态问题,提出了在FPGA工程设计中实现不同时钟域间的数据同步方法,对异步FIFO缓存法做了重点介绍.读写地址指针均采用了格雷码的形式,格雷码的特点是的相邻元之间每一次只有一位数据发生变化,所以系统的亚稳态风险会减小,通过Modelsim软件的仿真,验证了异步FIFO的应用可以有效的解决数据的跨时钟域传输问题.     

一种低复杂度数字互相关器的设计及其FPGA实现

为探求信号处理中普遍存在的未知信息与已知信息相似性,设计了一种数字互相关器并用现场可编程门阵列(FPGA)构建.采用加法器级联RAM实现乘积的随加随存,多时钟控制时序,低速时钟复位高速计数器以及设定时钟占空比等.该方法节约乘法器,仿真结果表明16点复数的互相关运算仅用178个LE(Logic El-ements)和662个MB(Memory Bits),节省了硬件资源,降低了复杂度.     

SAA7111A芯片在视频图像处理FPGA设计中的应用

信息化产业的迅速发展促使视频图像处理技术广泛应用于各种领域,Philips公司生产的增强型视频输入处理芯片SAA7111A在图像处理前端实现了AD转换和解码的功能,该文介绍了该芯片的功能,并给出利用该芯片实现视频图像处理功能的FPGA板的软硬件设计方法。     

基于FPGA的VGA图像控制器的设计与实现

VGA（视频图形阵列）是一种标准的显示接口，伴随着嵌入式系统的迅速发展，尤其是高速图像处理的发展．埘可以将实时图像处理进行显示有了更多的需求．这里依据VGA接口原理采用了Verilog HDL语言对Altera的Cyclone系列FPGA（现场可编程门阵列）进行了设计，并验证了结果。通过采用FPGA设计VGA接口可以将要显示的数据直接送到显示器，节省了计算机的处理过程，加快了数据的处理速度，节约了硬件成本。     

基于FPGA的GPS接收机跟踪环路设计与实现

为提高GPS基带芯片跟踪环路的性能,提出一种基于FPGA跟踪环路的具体设计与实现方案.研究了GPS接收机跟踪环路的基本原理,在分析现有算法的基础上,采用锁频环辅助锁相环、动态码环和载波环辅助码环策略,利用Xilinx公司FPGA软硬交互工作方式的优点,在一片FPGA芯片上实现整体方案.该设计方案可提高系统的运行效率,节省系统资源,降低硬件成本.试验结果验证了其可行性与有效性.     

锁相环中的新型电荷泵电路

分析了锁相环中电荷泵产生的误差,提出了一种新型的电路,这种新型电荷泵能消除过冲注入电流,其误差特性远优于传统的电荷泵.通过SPICE仿真对两种电荷泵进行了比较.     

基于MC145156-2的PLL频率合成器设计与实现

介绍了锁相环路频率合成器的基本原理,分析了集成锁相环芯片MC145156-2的工作特性,并给出了集成锁相环芯片MC145156-2的一个应用实例.测试结果证明了设计的合理性与实用性,系统频率稳定度优于10~(-7).     

用于数字通信网网同步的智能锁相环

本文介绍了一种采用数字处理的智能锁相环系统。该系统由微处理器、压控振荡器及硬件电路组成,其性能优良,有较强的抗输入信号中干扰的能力,具有四种工作方式。本文将该环应用于主从网同步设备,并分析和讨论了该环路的设计,实现及性能。     

锁相两点调频的跟踪性能分析

指出了直接和间接锁相调频的缺点，并提出了改进措施－采用锁相两点调频。提出了锁相两点调频的跟踪性能分析方法。分析表明：锁相两点或调频可以扩展调频器的下限调制频率，并且其稳态相位差不是恒定值。     

单片机控制锁相环(PLL)脉冲合成器

简要介绍了锁相环（ＰＬＬ）的工作原理,以及使用８９Ｃ２０５１和 ＭＣ１４５１６３Ｐ设计频率合成器的方法。     

250 MHz 时钟产生电路中低抖动锁相环的仿真与设计

提出了一种基于行为级的锁相环(PLL)抖动仿真方法.分析了压控振荡器的相位噪声、电源和地噪声以及控制线纹波对输出抖动的影响.采用全摆幅的差分环路振荡器、全反馈的缓冲器以及将环路滤波器的交流地连接到电源端等措施,减小了PLL的输出抖动.给出了一个采用1st silicon 0.25μm标准CMOS工艺设计的250 MHz时钟产生电路中低抖动锁相环的实例.在开关电源和电池供电2种情况下,10分频输出(25 MHz)的绝对抖动峰峰值分别为358 ps和250 ps.测试结果表明该行为级仿真方法可以较好地对PLL的输出抖动做出评估.