基于CPLD的CCD信号发生器的研究

文章摘要：图5数模转换模块的DXP原理图6 提高信号精度经过上述的数字的信号生成，数模转换及转换，基本上可以得到所需要的频率为11 MHz 的信号波形。信号上叠加了很多的高频噪声，无法满足下级采样系统对低噪声的要求。因此 需要从PCB的布局、布线及器件的配置等多个角度人手，对信号进行改进，把噪声限制在10 mV 以下，主要从以下三方面来提升系统性能，抑制噪声：（1）电源滤波部分。电源噪声的危害最大，通过对电源部分增加滤波电路来滤除电源 噪声，同时因为大旁路电容可能因谐振而失效，所以在电路板上布置了一些比较小的旁路电 容阵列，CPLD器件的每个供电电压管脚都要外接0.1μ ，电容来进行滤波。（2）由于系统

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　　图5数模转换模块的DXP原理图

　　6 提高信号精度

　　经过上述的数字的信号生成，数模转换及转换，基本上可以得到所需要的频率为11 MHz 的信号波形。信号上叠加了很多的高频噪声，无法满足下级采样系统对低噪声的要求。因此 需要从PCB的布局、布线及器件的配置等多个角度人手，对信号进行改进，把噪声限制在10 mV 以下，主要从以下三方面来提升系统性能，抑制噪声：

　　（1）电源滤波部分。电源噪声的危害最大，通过对电源部分增加滤波电路来滤除电源 噪声，同时因为大旁路电容可能因谐振而失效，所以在电路板上布置了一些比较小的旁路电 容阵列，CPLD器件的每个供电电压管脚都要外接0.1μ ，电容来进行滤波。

　　（2）由于系统工作在较高的频率，所以要考虑到信号的完整性问题，即解决信号的反 射及信号之间的串扰问题。选取串联端接的方法，并且将匹配电阻尽量靠近信号发送端。同 时将设计完成的PCB图导入CADENCE软件进行仿真，确定最佳的串联电阻值，实际系统通过串 联匹配电阻后，信号的过冲和振铃现象得到了有效的消除。

　　（3）增加模拟一阶有源滤波电路。通过示波器发现生成信号上叠加有高频噪声，为了 滤除该噪声，选用OPA680放大器构成有源低通滤波电路。通过调节器件参数来改变滤波器的 低通频率范围，大大方便了系统调试，有效的滤除了高频噪声。在接插件管脚增加RC低通滤 波电路，实际证明对提高信号质量有一定的改善作用。

　　7 结束语

　　编译仿真通过后，在顶层用原理图进行综合实现，然后烧入芯片进行实验，并根据实际 运行情况，对设计进行改进。如根据实际器件的延时特性．在设计中某些地方插入适当的延 迟单元以保证各时延一致。本设计完成了CCD 输出信号仿真,并给出最终仿真波形。我们对 设计的信号发生器在不同配置数据下的输出信号进行了测试，信号的波形和信噪比都完全能 达到系统所要求的性能指标，从而表明该设计方案是行之有效的。

　　本文作者创新点：本文设计了一种基于CPLD的可编程高精度CCD信号发生器。充分利用CPLD的可编程性．模拟出满足系统要求的CD信号，输出信号频率达到1IMHZ。

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