Проектирование устройств фильтрации - Курсовая работа

Они служат для формирования частотных каналов в системах коммутации, разделения и преобразования электрических сигналов. С помощью машинных программ можно рассчитывать схему любых фильтров, отвечающих заданным техническим требованиям, используя хорошо разработанные методы синтеза. Электрический фильтр - устройство, пропускающее электрические колебания одних частот и задерживающее колебания других часто.ПЛИС соединяют достоинства массового заводского производства ИС с возможностью гибкого подбора структуры ИС для малосерийных специализированных устройств. На базе ПЛИС могут быть изготовлены логические блоки и системы, преобразователи кодов, периферийные контроллеры, микропрограммные устройства управления, конечные автоматы, умножители, небольшие процессоры, в том числе для быстрого преобразования Фурье. Проектирование устройства на ПЛИС заключается в составлении схемы соединений входящих в ее состав логических элементов и последующем программировании матрицы специальным программатором, которое может быть выполнено самим пользователем.Продукты серии ORCAD принадлежат компании Cadence Design Systems. Последняя версия ORCAD 16.2 обладает возможностями по созданию и поддержке баз данных доступных интегральных схем и работает в ОС Windows 9x, Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP, Windows 2003, Windows Vista. Базы данных могут быть обновлены путем скачивания пакетов производителей компонентов, таких как Texas Instruments. В составе пакета следующие модули: - Capture - редактор принципиальных схем; Capture CIS Option - менеджер библиотек Active Parts;Для работы с устройствами FPGA, в том числе и с семейством Virtex, фирмой Xilinx в кооперации с Aldec и Synopsys разработан мощный и современный пакет Foundation, последняя версия которого (ISE 4.1) обеспечивает ряд новых функций, позволяющих использовать ПЛИС в качестве основной элементной базы для построения “систем на кристалле” (system-on-chip, SOC). Окончательная структура SOC-микросхемы выполняется на базе этих “виртуальных компонентов”, называемых также “блоками интеллектуальной собственности”, с помощью САПР. Для поддержки работы над кристаллами, емкость которых составляет 2 000 000 эквивалентных вентилей, необходимо обеспечить возможность коллективной работы над проектом. Использование Project Manager позволяет обеспечить удобное задание всех параметров проекта, а также быстрое управление вводом описания проекта, его компиляции, временного и функционального моделирования, верификации и программирование ПЛИС (рис. Пакет Foundation выпускается в различных по конфигурации модификациях, в максимальном варианте доступны следующие модули: - FPGA Express Synthesis - осуществляет синтез проекта с использованием языков описания аппаратуры высокого уровня (VHDL и Verilog synthesis).Линейка продуктов компании включает следующие пакеты: - Synplify DSP - автоматический синтез RTL-кода для систем цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processing, DSP). Именно Synplicity сделала логический синтез простым и доступным инструментом, который стандартно используется всеми разработчиками, а основатель и идеолог компании Кен Макэлван (Ken MCELVAN) входит в небольшой список людей, оказавших наиболее значительное влияние на развитие всей полупроводниковой промышленности. Реализованная в системе Synplify, эта технология получила дальнейшее развитие в системе Synplify Pro. Система логического синтеза для ASIC (Synplify ASIC), появившаяся несколько позже, была разработана на основе идеологии и алгоритмов, заложенных в Synplify Pro., таких как технология синтеза B.E.S.T., которая позволяет при компиляции извлекать поведенческую информацию из RTL-кода и проводить высокоуровневую оптимизацию всего проекта. Благодаря этому в Synplify ASIC высокая производительность синтеза сочетается с глубокой оптимизацией проекта (в среднем, при пятикратном уменьшении времени синтеза, результирующая схема получается на 15% компактнее, чем в традиционных системах логического синтеза заказных СБИС).Методика проектирования фильтров по рабочим параметрам основана на нахождении значений элементов, нармированных по частоте и сопротивлению нагрузки, путем аппроксимации или с помощью справочной литературы. Если взять нормирующую частоту fn (Гц) и нормирующее сопротивление Rn (Ом), то получим следующие нормирующие величины(коэффициенты нормировки): Ln=Rn/(2Пfn) - нормирующая индуктивность(Гн); (2.1) Физические величины(размерые) можно нормировать относительно выбранных нормирующих величин, среди которых нормированные(безразмерные) значения частоты, индуктивности, емкости определяются соответственно формулами: W=f/fn; (2.3) Обратный переход от нормированных к денормированным(размерным) значениям физических параметров схемы фильтра осуществляется путем соответствующего выбора конкретных значений fn и Rn.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПЛИС

1.1 САПР ORCAD

1.2 САПР FOUNDATION

1.3 САПР SYNPLICITY

2 МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ФИЛЬТРАЦИИ ПО РАБОЧИМ ПАРАМЕТРАМ

3 ВИДЫ АППРОКСИМАЦИИ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК: АППРОКСИМАЦИЯ ЧЕБЫШЕВА (ПРЯМАЯ И ИНВЕРСНАЯ)

3.1 АППРОКСИМАЦИЯ ПО ЧЕБЫШЕВУ ПРЯМАЯ (ПЕРВОГО РОДА)

3.2 АППРОКСИМАЦИЯ ЧЕБЫШЕВА ИНВЕРСНАЯ (ВТОРОГО РОДА)...19

4 ВЫВОД ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ ФИЛЬТРА ПО СТРУКТУРЕ РАУХА

5 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРА НА ФУНКЦИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ В СИСТЕМЕ MATHCAD В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ (РАСЧЕТ АЧХ, ФЧХ, ХРЗ, ХГВЗ, ИХ, ПХ В НОРМИРОВАННОМ И ДЕНОРМИРОВАННОМ ВИДАХ

6 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ФИЛЬТРА, РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ

7 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРА НА СХЕМАТЕХНИЧЕСКОМ УРОВНЕ В СИСТЕМЕ ELECTRONIC WORKBENCH В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ (ИЗМЕРЕНИЕ АЧХ, ФЧХ, ЧРЗ, ИХ, ПХ)

8 ИЗМЕРЕНИЕ АЧХ ФИЛЬТРА В СИСТЕМЕ ELECTRONIC WORKBENCH С ПОМОЩЬЮ ЛЧМ СИГНАЛА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ