基于FPGA的频谱析仪 2015年吉林大学大学生电子设计竞赛报告.docVIP

基于FPGA的频谱分析仪的制作 队员 ： 余枭昆、徐嵩、张杰 简要概述 本系统由PLL模块、液晶同步模块、显示模块、AD模块、数据缓冲模块、按键模块、FFT模块以及2个RAM（波形RAM和频谱RAM）和1个ROM（用于存储网格数据）组成。其中PLL模块对外接的频率为50M的晶振进行倍频与分频，为整个系统提供频率为40M的时钟；同步模块用来输出TFT显示屏的行同步信号、列同步信号以及当前扫描点的行列地址，显示模块根据这些信号判断何时显示RGB数据；AD模块在40M时钟的驱动下，对外部输入的模拟信号进行不间断的取样和转换，转换后的数字信号同时送人译码模块和FFT模块。其中译码后的波形数据送入波形RAM，经过快速傅里叶变换的频谱数据送入频谱RAM，由显示模块分别在两个网格中显示。 二、所用的硬件介绍 2.1 液晶屏TFT : AT070TN83 V.1 我们所使用的液晶屏是7寸的，分辨率为800*3（RGB）*480， RGB三色，6位深度 两种显示模式：一种是同步模式，一种是DE模式 液晶屏内部等效电路 同步模式下的时序（输入信号的特点? 2.2 FPGA芯片： Cyclone IV E: EP4CE6F17C8 2.2.1 Altera公司简介 Altera公司是世界上“可编程芯片系统”（SOPC）解决方案倡导者。Altera结合带有软件工具的可编程逻辑技术、知识产权（IP）和技术服务，在世界范围内为14,000多个客户提供高质量的可编程解决方案。Altera可编程解决方案包括：　　· 业内最先进的FPGA、CPLD和结构化ASIC技术　　· 全面内嵌的软件开发工具　　· 最佳的IP内核　　· 可定制嵌入式处理器　　· 现成的开发包　　· 专家设计服务Altera 的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Cyclone，CycloneII；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Startix，StratixII等，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。　　* Cyclone（飓风）：Altera中等规模FPGA，2003年推出，0.13um工艺，1.5v内核供电，与Stratix结构类似，是一种低成本FPGA系列 ，是目前主流产品，其配置芯片也改用全新的产品。　　简评：Altera最成功的器件之一，性价比不错，是一种适合中低端应用的通用FPGA，推荐使用。　　*CycloneII：Cyclone的下一代产品，2005年开始推出，90nm工艺，1.2v内核供电，属于低成本FPGA，性能和Cyclone相当，提供了硬件乘法器单元　　简评：刚刚推出的新一代低成本FPGA，目前市场零售还不容易买到，估计从2005年年底开始，将逐步取代Cyclone器件，成为Altera在中低FPGA市场中的主力产品。　　* Stratix ：altera大规模高端FPGA,2002年中期推出，0.13um工艺，1.5v内核供电。集成硬件乘加器，芯片内部结构比Altera以前的产品有很大变化。　　简评：Startix芯片在2002年的推出，改变了Altera在FPGA市场上的被动局面。该芯片适合高端应用。随着2005年新一代StratixII器件的推出，将被StratixII逐渐取代。　　*StratixII: Stratix的下一代产品，2004年中期推出，90nm工艺，1.2v内核供电，大容量高性能FPGA。　　简评：性能超越Stratix，是未来几年中，Altera在高端FPGA市场中的主力产品。　　*StrtratixV为altera目前的高端产品，采用28-nm工艺，提供了28G的收发器件，适合高端的FPGA产品开发。 以下是它的内部结构图： 2.4 高性能高频运算放大器：AD8065_8066 特点： 场效应管输入运算放大器 1pA的输入偏压电流 -3dB带宽为145MHz （单位增益带宽是指运算放大器接成闭环电路时，增益为1时的-3db带宽。）（-3dB是指比峰值功率小3dB，也就是频谱的一半的频率带宽） 可以在5V到24V的范围内供电 单电源供电，轨到轨输出 最大1.5mV的偏移电压 供电电流为6.4mA 可以用于视频应用 灌电流最高30mA 适用于光电二极管的前置放大器 应用原理图：