基于FPGA的小數(shù)分頻器的實現(xiàn)

1、基于fpga的小數(shù)分頻器的實現(xiàn)頻率合成技術(shù)是現(xiàn)代通訊系統(tǒng)的重要組成部分，他將一個高穩(wěn)定和高精確度的基準頻率，經(jīng)過四則運算，產(chǎn)生同樣穩(wěn)定度和基準度的頻率。分頻器是中最基礎(chǔ)也是最常用的。整數(shù)分頻器的實現(xiàn)比較容易，可采納標準的計數(shù)器或可編程規(guī)律器件設(shè)計實現(xiàn)。但在某些場合下，時鐘源與所需的頻率不成整數(shù)倍關(guān)系，此時可采納小數(shù)分頻器舉行分頻。本文利用hdl硬件描述語言的設(shè)計方式，通過se開發(fā)軟件舉行，設(shè)計基于的雙模前置小數(shù)分頻器。隨著超大規(guī)模集成電路的進展，利用fpga小數(shù)分頻合成技術(shù)解決了單環(huán)數(shù)字頻率合成器中高鑒相頻率與小頻間隔之間的沖突。1 雙模前置小數(shù)分頻原理小數(shù)分頻器的實現(xiàn)辦法無數(shù)，但其基本原理一

2、樣，即在若干個分頻周期中實行某種辦法使某幾個周期多計或少計一個數(shù)，從而在囫圇計數(shù)周期的總體平均意義上獲得一個小數(shù)分頻比，設(shè)要舉行分頻比為k的小數(shù)分頻，k可表示為：式中：n,n,x均為正整數(shù)；n為到x的位數(shù)，即k有n位小數(shù)。另一方面，分頻比又可以寫成：式中：m為分頻器輸入脈沖數(shù)；p為輸出脈沖數(shù)。令p=10n，則：以上是小數(shù)分頻器的一種實現(xiàn)辦法，即在舉行10n次n分頻時，設(shè)法多輸入x個脈沖。2 電路組成每個周期分頻n+10-n.x，其電路雙模前置小數(shù)分頻器電路由n/n+1雙模分頻器、控制計數(shù)器和控制規(guī)律3部分組成。當a點電平為1時，舉行n分頻；當a點電平為0時舉行n+1分頻。適當設(shè)計控制規(guī)律，使在

3、10n個分頻周期中分頻器有x次舉行n+1分頻，這樣，當從fo輸出10n個脈沖時，在fi處輸入了x.(n+1)+(10n-x).n個脈沖，也就是10n.n+x個脈沖，其原理1所示。3 小數(shù)分頻器的verilog-hdl設(shè)計現(xiàn)通過設(shè)計一個分頻系數(shù)為8.7的分頻器來給出訪用veriloghdl語言設(shè)計數(shù)字規(guī)律電路的普通設(shè)計辦法。這里用法89雙模前置分頻器，根據(jù)前面的分析，可以通過計數(shù)器計數(shù)先做3次8分頻，后做7次9分頻，即可得到平均分頻系數(shù)8.7。因為從n分頻切換到n+1分頻和從n+1分頻切換到n分頻都會產(chǎn)生一個隨時光增長的相位移，假如容易的先舉行3次8分頻后做7次9分頻將會產(chǎn)生很大的相位波動?？紤]

4、到該小數(shù)分頻器要舉行多次8分頻和9分頻，那么就設(shè)法將兩種分頻混合勻稱，這種“勻稱”工作是通過計數(shù)器來完成的，在這里只研究一位小數(shù)的狀況，下面簡要介紹這種混合的辦法：每舉行一次分頻，計數(shù)值為10減去分頻系數(shù)的小數(shù)部分，各次計數(shù)值累加。若累加結(jié)果小于10，則舉行n+1分頻，若大于10或等于10，則舉行n分頻。該例中計數(shù)值為（107）3，前3次累加結(jié)果都小于10，所以為9分頻，第四次累加結(jié)果為12，則去掉十位數(shù)后累加結(jié)果變?yōu)?，同時舉行8分頻，表1給出了該分頻器的分頻過程。若分頻系數(shù)后為兩位小數(shù)，則用100減去分頻系數(shù)的小數(shù)部分。用veriloghdl設(shè)計8/9雙模前置分頻器的描述程序如下：4 波形

5、仿真上述的8/9雙模前置分頻器的描述程序經(jīng)modelsim編譯、時序模擬后，得到的波形2所示。由圖2可見，當reset為0時，分頻器復位，當a為1時，舉行8分頻，當a為0時則舉行9分頻。3所示，在前3個時鐘，a值為0，則舉行9分頻，其后一個時鐘a為1，舉行8分頻，后兩個脈沖，又舉行9分頻，后舉行一次8分頻，然后又舉行兩次9分頻，最后舉行一次8分頻。5 電路實現(xiàn)fpga現(xiàn)場可編程門陣列（fieldprogrammablegatearray）是20世紀80年月中期浮現(xiàn)的高密度可編程規(guī)律器件。fpga及其軟件系統(tǒng)是開發(fā)數(shù)字電路的最新技術(shù)。他利用技術(shù)，以電路原理圖、硬件描述語言、狀態(tài)機等形式輸入設(shè)計規(guī)律；他提供功能模擬、時序仿真等模擬手段，在功能模擬和時序仿真度滿足要求后，經(jīng)過一系列的變換，將輸入規(guī)律轉(zhuǎn)換成fpga器件的編程文件，以實現(xiàn)專用集成電路。本設(shè)計選用公司推出的90nm工藝創(chuàng)造的現(xiàn)場可編程門陳設(shè)spartan-3來設(shè)計小數(shù)分頻器，體積減小，牢靠性提高。6 結(jié)語采納前置雙頻分頻器設(shè)計的小數(shù)分頻器，小數(shù)分頻器的精度受控制計數(shù)器的影響，當n值為100時，小數(shù)分頻的精度達到1/100；當n值為1000時，小數(shù)分頻的精度達到1/1000；依此類推。fpga有相當豐盛的硬件資源，因此可以用fpga設(shè)計高精度的小數(shù)分頻器。采納fpga組成的數(shù)字頻率合成器，單