設(shè)計(jì)方案

　　圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖,。該系統(tǒng)采用C8051(＄8.5125)系列單片機(jī)中的 C8051(＄8.5125)F121作為控制器,，CvcloneⅢ系列EP3C40F484C8(＄86.5000)型FPGA為數(shù)字信號(hào)算法處理單元,。系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循抽樣定理,，在時(shí)域內(nèi)截取一段適當(dāng)長(zhǎng)度信號(hào),，對(duì)其信號(hào)抽樣量化,，按照具體的步驟求取信號(hào)的頻譜,，并在LCD上顯示信號(hào)的頻譜,，同時(shí)提供友好的人機(jī)會(huì)話功能,。該系統(tǒng)zui小分辨率為1 Hz，可分析帶寬為0~5 MHz的各種信號(hào),。

　　由于單片機(jī)C8051(＄8.5125) F121內(nèi)部集成A／D轉(zhuǎn)換器,，能夠有效測(cè)量自動(dòng)增益控制AGC壓差，計(jì)算出對(duì)輸入信號(hào)的放大倍數(shù),；另外,，該單片機(jī)內(nèi)置高速控制內(nèi)核和豐富的存儲(chǔ)器，使其能夠控制整個(gè)系統(tǒng),；EP3C40F484C8(＄86.5000)型FPGA內(nèi)置豐富的存儲(chǔ)器資源,，確保該系統(tǒng)具有足夠的空間存儲(chǔ)采集的點(diǎn)數(shù)，完成離散傅里葉變換,、數(shù)字濾波器,、數(shù)字混頻等信號(hào)處理。

　　AGC電路

　　輸入信號(hào)經(jīng)高速A／D采樣,，信號(hào)幅度必須滿足A／D的采樣范圍,，zui高為2-3V，因此該系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)加AGC電路,。AGC電路采用AD603(＄6.4440)型線性增益放大器,。圖3為AGC電路,。

　　A／D轉(zhuǎn)換電路

　　ADS2806(＄21.5437)是一款12位A／D轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)為：無(wú)雜散信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）為73 dB,；信噪比（SNR）為66 dB,；具有內(nèi)部和外部參考時(shí)鐘；采樣速率為32 MS／s,。圖4為ADS2806(＄21.5437)的電路,。為使A／D轉(zhuǎn)換更穩(wěn)定，在A／D轉(zhuǎn)換器的電源引腳上增加濾波電容,，抑制電源噪聲,。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在時(shí)鐘CLK的驅(qū)動(dòng)下,，數(shù)據(jù)端口實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù),，供FPGA讀取。

　　FPGA及外圍接口模塊

　　選用Cyclone(＄898.9000)Ⅲ系列 EP3C40F484(＄86.5000)型FPGA,，該器件內(nèi)部有39 600個(gè)LE資源,，有1 134 000 bit的存儲(chǔ)器，同時(shí)還有126個(gè)乘法器和4個(gè)PLL鎖相環(huán),。由于該器件內(nèi)部有大量資源,，因而可滿足其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)字混頻、數(shù)字濾波,、以及FFT運(yùn)算,。FP -GA正常工作時(shí)，主要需要的外部接口有：時(shí)鐘電路,、JTAG下載電路,、配置器件及下載電路。圖5為FPGA的外圍接口電路,。

該系統(tǒng)能夠方便地在LCD上顯示信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)圖,。操作簡(jiǎn)單，非常適合教學(xué)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生使用,。

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