基于CPLD的模数转换组合研究
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:456
    
    
    作者:谢平 陈建辉 胡记文
    
    1引言
    
    a/d转换组合是雷达目标诸元数据转换、传输的核心部件,一旦出现故障,目标信号将无法传送到信息处理中心进行处理,从而导致雷达主要功能失效。某设备的a/d转换设备结构复杂,可靠性差,可维修性差,故障率高,因此,采用cpld技术和器件研究a/d转换组合,改善该设备的总体性能。
    
    2 a/d转换组合工作原理剖析
    
    a/d转换组合作为武器系统的核心部件,接口特性和功能与武器系统的兼容,是新a/d转换组合研制成功的前提,因此,必须对引进a/d转换组合进行详细的分析研究,提取接口特性及其参数,分析组合功能和性能指标。
    
    2.1 组合工作原理及端口信号说明
    
    原a/d转换组合由五个装置组成,这五个装置形成两个完全相同且互相独立的通道。每个通道包括一个预处理装置、一个模数转换和微调自检装置,如图1所示: a/d转换组合与武器系统其它部分的电路连接端口有6个:端口1为电源端口,x2、x4为相互正交的输入模拟信号,x5、x6为输入脉冲信号,x3为输出数字信号。
    
    
    
    输入模拟信号x2和x4进入预处理装置,形成便于a/d转换的信号。此信号进入模数转换和微调自检装置,得到输出数字信号x3。每个通道将输入模拟信号数字化,在端口x3形成8个数据位和1个符号位,符号位与输入模拟信号极性相对应。x3同时实现对两个通通及整个组合的工作自检。 为保证组合的正常工作,须向同步装置输入脉冲信号x5和x6。x6称为“计数脉冲”,用作a/d转换的时钟。x5称为“自动微调脉冲”,用于a/d转换精度的微调和工作状态的自检。同步装置根据x5和x6形成若干脉冲,这些脉冲分成完全相同的两组同时送给两个通道。
    
    2.2结构组成分析
    
    (1)同步装置
    
    同步装置由三个子模块组成,形成一个闭环,如图2所示。
    
    
    
    模块1的输入为x5、x6和来自模块3的四个脉冲t1、t2、t3、t4,虽然x5、x6都输入模块1,但是只有x6与此闭环有关,它们在模块1内经过一系列逻辑单元处理,输出为一系列脉冲,包括询问脉冲x(x=1,2,3,4)、寄存器询问脉冲、选择脉冲、输出自动微调脉冲和其它脉冲。模块2的输入r是矩形波信号,输出s类似于三角波。模块3的主体是四个电位器和四个电压比较器。四个电位器经过精心调节在滑动端形成四个等间隔的基准电压。四个电压比较器将s和这些基准电压分别进行比较,得到四个ttl电平脉冲信号t1、t2、t3、t4。t1、t2、t3、t4和s、r、x6时序关系如图3所示。
    
    
    
    输出脉冲与x6的时序关系如图4所示。
    
    
    
    (2)预处理装置
    
    预处理装置包括模拟多路开关电路、求模电路、取符号电路和存储电路,其组成如图5所示。
    
    
    
    x2(或x4)是双极性信号,在被模拟多路开关电路选通后,通过求模电路变为正极性信号,此正极性信号进入存储电路进行跟踪/保持。另外,模拟多路开关电路的输出信号还进入取符号电路,得到符号位。
    
    (3)模数转换和微调自检装置
    
    该装置包括模数转换电路、自动微调电路和自检电路,其中模数转换电路又由四个模数转换模块组成,如图6所示
    
    
    作者:谢平 陈建辉 胡记文
    
    1引言
    
    a/d转换组合是雷达目标诸元数据转换、传输的核心部件,一旦出现故障,目标信号将无法传送到信息处理中心进行处理,从而导致雷达主要功能失效。某设备的a/d转换设备结构复杂,可靠性差,可维修性差,故障率高,因此,采用cpld技术和器件研究a/d转换组合,改善该设备的总体性能。
    
    2 a/d转换组合工作原理剖析
    
    a/d转换组合作为武器系统的核心部件,接口特性和功能与武器系统的兼容,是新a/d转换组合研制成功的前提,因此,必须对引进a/d转换组合进行详细的分析研究,提取接口特性及其参数,分析组合功能和性能指标。
    
    2.1 组合工作原理及端口信号说明
    
    原a/d转换组合由五个装置组成,这五个装置形成两个完全相同且互相独立的通道。每个通道包括一个预处理装置、一个模数转换和微调自检装置,如图1所示: a/d转换组合与武器系统其它部分的电路连接端口有6个:端口1为电源端口,x2、x4为相互正交的输入模拟信号,x5、x6为输入脉冲信号,x3为输出数字信号。
    
    
    
    输入模拟信号x2和x4进入预处理装置,形成便于a/d转换的信号。此信号进入模数转换和微调自检装置,得到输出数字信号x3。每个通道将输入模拟信号数字化,在端口x3形成8个数据位和1个符号位,符号位与输入模拟信号极性相对应。x3同时实现对两个通通及整个组合的工作自检。 为保证组合的正常工作,须向同步装置输入脉冲信号x5和x6。x6称为“计数脉冲”,用作a/d转换的时钟。x5称为“自动微调脉冲”,用于a/d转换精度的微调和工作状态的自检。同步装置根据x5和x6形成若干脉冲,这些脉冲分成完全相同的两组同时送给两个通道。
    
    2.2结构组成分析
    
    (1)同步装置
    
    同步装置由三个子模块组成,形成一个闭环,如图2所示。
    
    
    
    模块1的输入为x5、x6和来自模块3的四个脉冲t1、t2、t3、t4,虽然x5、x6都输入模块1,但是只有x6与此闭环有关,它们在模块1内经过一系列逻辑单元处理,输出为一系列脉冲,包括询问脉冲x(x=1,2,3,4)、寄存器询问脉冲、选择脉冲、输出自动微调脉冲和其它脉冲。模块2的输入r是矩形波信号,输出s类似于三角波。模块3的主体是四个电位器和四个电压比较器。四个电位器经过精心调节在滑动端形成四个等间隔的基准电压。四个电压比较器将s和这些基准电压分别进行比较,得到四个ttl电平脉冲信号t1、t2、t3、t4。t1、t2、t3、t4和s、r、x6时序关系如图3所示。
    
    
    
    输出脉冲与x6的时序关系如图4所示。
    
    
    
    (2)预处理装置
    
    预处理装置包括模拟多路开关电路、求模电路、取符号电路和存储电路,其组成如图5所示。
    
    
    
   &nbs2(或x4)是双极性信号,在被模拟多路开关电路选通后,通过求模电路变为正极性信号,此正极性信号进入存储电路进行跟踪/保持。另外,模拟多路开关电路的输出信号还进入取符号电路,得到符号位。
    
    (3)模数转换和微调自检装置
    
    该装置包括模数转换电路、自动微调电路和自检电路,其中模数转换电路又由四个模数转换模块组成,如图6所示