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CPLD技术在密频比宽域广谱伪随机信号发生中的应用研究

罗维斌  
【摘要】:何继善院士发明和命名的伪随机多频信号,由于其带宽可控,能量主要集中在数个在对数坐标上呈等间距分布的频率上,是电法勘探的理想场源。可用于开展激发极化法,可控源电磁法等多种物探方法。 本文系统地介绍了Lattice公司的复杂可编程逻辑器件LC4256V-100T的器件结构。高密度现场可编程逻辑器件,包括CPLD和FPGA,能够将大量逻辑功能集成于一个单片IC之中。可以很方便地进行片上系统开发。它支持在系统编程,在系统重构器件的逻辑功能,很适合产品的样机开发。 硬件描述语言VHDL非常适用于可编程逻辑器件的应用设计。在VHDL硬件描述语言中,用有限状态机设计(FSM)可以产生任意波形。本文以伪随机多频波在时间域上的表达式为基础,构建了产生伪随机多频波的二进制序列。并用状态机予以实现。 本文以Lattice公司的复杂可编程逻辑器件LC4256V-100T为设计载体,以硬件描述语言VHDL为开发工具,设计了新的信号发生单元。可产生16种波形,有25个频率选择,4组密频比起始频率,产生的伪随机信号最高可包含13个频率,克服了以微处理器8031为核心的信号发生单元产生伪随机信号频率低的缺点。减少了分立元件,降低了功耗,提高了系统的健壮性。本设计的工作频率最高可达80MHz,产生的信号频率范围从2~(-20)Hz到110KHz。 通过水槽模型实验,证明本设计可行。


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