2。6。2 输出为输入 N/M 倍频的方法 16

第三章 数字锁相环电机调速系统数学模型 18

3。1 数学模型分析 18

3。2 ADPLL 的频域分析 19

3。3 电机及驱动模型 20

第四章 全数字锁相环电机调速系统 23

4。1 ADPLL 的构成及工作原理 23

4。2 数字鉴相器 24

4。3 K 变模可逆计数器 25

4。4 数控振荡器 26

第五章 实验平台功能验证 30

5。1 实验平台简介 30

5。2 验证工具 31

5。3 SigalTap II 仿真波形及分析 32

总结与展望 35

致谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1。1 FPGA 技术

FPGA 本质上是现场可编程门阵列，它属于专用集成电路中的一种半定制电 路，可编程器件 PAl、GAl、CPLD 等接连发展，而后在此基础上进一步发展， 才出 现了 FPGA。先期的可编程器件，门电路的个数会有限制；早起的定制电路灵活不足， FPGA 的出现可以说是二者的综合改进。

FPGA 与传统的开发可以说有相当大的不同，如传统的 PC 开发，或是较为常 见的单片机开发。FPGA 的运算主要以并行为主，电路的实现可以用硬件描述语言来 进行。我们知道 PC 机或是单片机操作是顺序施行的，FPGA 与之相比较，也有相当 大的区别。FPGA 开发可以采用自上而下的模式进行相关的设计，设计顶层模块，在 顶层文件进行调用，分层模块进行设计，然后进行逻辑上综合，功能仿真验证、时序 仿真验证所设计的模块系统的正确性，最后要进行软硬件方面的调试，完成开发[1]。 FPGA 使用一种叫 LCA 的内部组成概念，LCA 就是逻辑单元阵列。我们可以把 FPGA 称为现场可编程门阵列，可编程性增加了 FPGA 的适用性。FPGA 用来实现组合逻辑 的方式不同于传统，查找表的使用就可以实现所需的逻辑功能，查找表输入到 D 触 发器，进行驱动。FPGA 允许不限次数的编程[2]。

1。2 锁相环的发展史

锁相就是相位同步的自动控制。完成两个电信号相位同步的自动控制系统叫做锁 相环（简称环路）。锁相环(phase locked loop)是一种典型的反馈控制电路，利用外部 输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号 频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路[3]。

锁相的概念的出现源自于对同步问题的研究，由荷兰科学家 C。 Huygens 提出。 法国科学家 DeBellescize 在 1932 年发表了对锁相环路的数学建模，并提出了同步检 波理论,锁相技术的理论才得以初步发展和确立。20 世纪 70 年代，集成技术的发展， 促使集成锁相环的出现，这是一块真正意义上的锁相环，由模拟器件构成。模拟锁相 环和后来出现的模数混合锁相环均有其固有的缺陷，对噪声敏感，造成了电路的抗干 扰性能较差，影响了电路设计的品质，可移植性差、设计较为复杂也限制了锁相环用 途。随着技术的发展，有效抑制噪声干扰，使传输的同步信号失真率降低，改善了电

视图像的同步性能。从 1943 年锁相环得到普遍应用，从黑白电视的同步电路应用开 始，迎来了大的发展。锁相环在改善了电视机的接收机的帧同步和行同步之后，于 20 世纪 50 年代应用于空间技术，跟踪、遥控和遥测宇宙飞行目标。60 年代初，随着 数字电路技术的发展，锁相环的应用更加广泛，数字锁相环不仅解决了模拟锁相环存 在的器件饱和、零点漂移以及易受环境和电源的温度变换影响等缺点，还具备实时处 理离散数据的能力。基于以上的优点，数字锁相环在图像处理、FM 立体声解码、调 制解调等方面取得了广泛的应用，同时在电子仪器方面起了重要作用，其中频率合成 器是典型的代表。全数字化的锁相环必将是未来的发展的趋势[4][5][6]。论文网