Введение 2
Глава 1. Краткая теория аналоговых фильтров 3
1.1 Описание линейных систем 3
1.1.1 Дифференциальное уравнение 3
1.1.2 Функция передачи 4
1.1.3 Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики 4
1.1.4 Нули и полюсы 4
1.2 Расчет аналоговых фильтров-прототипов 5
1.2.1 Фильтр Баттерворта 6
1.2.2 Фильтр Чебышева первого рода 7
1.2.3 Фильтр Чебышева второго рода 8
1.2.4 Эллиптический фильтр 9
1.2.5 Фильтр Бесселя 9
1.2.6 Биквадратный фильтр 10
1.2.7 Преобразование фильтров - прототипов 10
Глава 2. Описание ПАИС Anadigm 13
2.1 Архитектура ПАИС 13
2.2 ПАИС в составе комплекта разработчика Anadigm AN221K04-v4 15
2.2.1 Включение питания платы 15
2.2.2 Программирование платы 17
Глава 3. Описание среды разработки AnadigmDesigner2 19
3.1 Создание схемы 20
3.2 Описание AnadigmFilter 22
Глава 4. Создание и анализ фильтров на ПАИС 26
Заключение 42
Список литературы 43
Одной из часто возникающих на практике задач является создание аналоговых фильтров, пропускающих сигналы в определенной полосе частот и задерживающих остальные частоты.Традиционно схемы аналоговой обработки сигналов выполняются на дискретных компонентах — операционных усилителях, компараторах, мультиплексорах и т. п. При этом в ряде случаев аналоговая часть занимает большую часть площади печатной платы и имеет высокую стоимость. Решить проблему создания разнообразных аналоговых устройств, снизив стоимость и габариты, позволяет использование программируемых аналоговых интегральных схем — ПАИС (FPAA),лидером в производстве которых является компания Anadigm.
Цель работы:
Разработать практикум по проектированию и анализу полосовых фильтров на программируемых аналоговых интегральных схемах.
Задачи:
- Рассмотреть краткую теорию аналоговых фильтров;
- Ознакомиться со структурой ПАИС и овладеть принципами работы с комплектом разработчика Anadigm;
- Изучить принципы проектирования схем в САПР AnadigmDesigner2 и написать подробный алгоритм проектирования;
- Создать приложение, управляющее частотой генератора гармонических колебаний выполненного на ПАИС, для построения частотных характеристик;
- Составить методические указания для выполнения лабораторного практикума.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы было
сделано:
- Рассмотрена краткая теория аналоговых фильтров;
- Изучена структура программируемой аналоговой интегральной схемы
фирмы Anadigm;
- Освоены и показаны принципы работы с комплектом разработчика
Anadigm AN221K04-v4 и с системой автоматизированного проектирования
AnadigmDesigner2;
- Разработаны методические указания для проектирования, реализации
и анализа полосовых фильтров с различными типами аппроксимации.
В результате разработан лабораторный практикум, позволяющий
студентам освоить работу с программируемой аналоговой интегральной
схемой и разрабатывать аналоговые устройства, используя современные
микроэлектронные технологии и специализированное программное
обеспечение.
1. Сергиенко, А. Б. Цифровая обработка сигналов.-М.: Питер, 2002.- 608 с.
2. Баскаков, С. И. Радио/технические цепи и сигналы.-М.: Высшая школа, 2000.- 462 с.
3. Щерба, А. Программируемые аналоговые ИС Anadigm: применение конфигурируемых аналоговых модулей в составе программы AnadigmDesigner2/A. Щерба //Компоненты и технологии.-2007.-№ 12.- С. 12-18.
4. Щерба, А. Построение входных и выходных цепей программируемых аналоговых схем Anadigm/А. Щерба //Компоненты и технологии.-2008.- №
12. - С. 16-18.
5. Anadigm.AN221K04-v4 - AnadigmVortex Development Board.-2013.-C. 16.
6. Полищук, А. Система автоматизированного проектирования программируемых аналоговых интегральных схем AnadigmDesigner2. Часть 1. Первый шаг: знакомство с интерфейсом/Александр Полищук, Анна Полищук //Компоненты и технологии.-2005.-№ 5.- С. 162-165.
7. Anadigm.AnadigmDesigner2 UserManual.- 2004.-C. 77.
8. Полищук, А. Система автоматизированного проектирования программируемых аналоговых интегральных схем AnadigmDesigner2. Часть2. Особенности разработки проектов в среде программирования ПАИС Anadigm/Александр Полищук, Анна Полищук //Компоненты и технологии.- 2005.-№ 8.- С. 92-95.
7. Полученные частотные характеристики соответствуют требованиям, приведенным в таблице 4.1. По ним можно сделать выводы о применимости подобных фильтров. Например, если необходимо быстрое затухание в полосе задерживания, то нужно использовать фильтр Чебышева первого рода, или если необходима линейная фазочастотная характеристика (одинаковая групповая задержка для различных частот), где неприемлемы фазовые сдвиги, то используется фильтр Бесселя.