EDA课程设计--任意进制分频器

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1、兰州交通大学课程设计报告课程名称：EDA综合设计设计名称：任意进制分频器姓名：雷卫卫学号:200910250班级：电信09指导教师：王耀琦第1章绪论31.1分频器的概述31.2分频器的分类41.3分频器的工作原理51.4Quartus2软件简介6第二章任意进制分频器的设计82.1通用分频器基本原理82.2Verilog语言的实现10第三章心得体会15第1章绪论1.1分频器的概述分频器是指使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的电子电路。在许多电子设备中如电子钟、频率合成器等，需要各种不同频率的信号协同工作，常用的方法是以稳定度高的晶体振荡器为主振源，通过变换得到所需要的各种频率

2、成分，分频器是一种主要变换手段。早期的分频器多为正弦分频器，随着数字集成电路的发展，脉冲分频器（又称数字分频器）逐渐取代了正弦分频器，即使在输入输出信号均为正弦波时也往往采用模数转换－数字分频－数模转换的方法来实现分频。正弦分频器除在输入信噪比低和频率极高的场合已很少使用。对于任何一个N次分频器，在输入信号不变的情况下，输出信号可以有N种间隔为2π/N的相位。这种现象是分频作用所固有的，与分频器的具体电路无关，称为分频器输出相位多值性。分频器是数字系统设计中的基本电路，根据不同设计的需要，我们会遇到偶数分频、奇数分频、半整数分频等，有时要求等占空比，有时要求非等占空比。在同一个

3、设计中有时要求多种形式的分频。通常由计数器或计数器的级联构成各种形式的偶数分频及非等占空比的奇数分频，实现较为简单。但对半整数分频及等占空比的奇数分频实现较为困难。本文利用VHDL硬件描述语言，通过QuartusⅡ7.0开发平台，使用Altera公司的FPGA，设计了一种能够满足上述各种要求的较为通用的分频器。分频器是数字电路中最常用的电路之一，在FPGA的设计中也是使用效率非常高的基本设计。基于FPGA实现的分频电路一般有两种方法：一是使用FPGA芯片内部提供的锁相环电路，如ALTERA提供的PLL（PhaseLockedLoop），Xilinx提供的DLL（DelayLoc

4、kedLoop）；二是使用硬件描述语言，如VHDL、VerilogHDL等。使用锁相环电路有许多优点，如可以实现倍频；相位偏移；占空比可调等。但FPGA提供的锁相环个数极为有限，不能满足使用要求。因此使用硬件描述语言实现分频电路经常使用在数字电路设计中，消耗不多的逻辑单元就可以实现对时钟的操作，具有成本低、可编程等优点。1.2分频器的分类分频器有两大类：一类是功率分频器，亦称被动分频器(PassiveCrossover）；另一类是电子分频器，亦称主动分频器(ActiveCrossover）。1、功率分频器：位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功

5、率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷点，产生交叉失真，它的参数与扬声器阻抗有的直接关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差也较大，不利于调整。2、电子分频器：将音频弱信号进行分频的设备，位于功率放大器前，分频后再用各自独立的功率放大器，把每一个音频频段信号给予放大，然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现，调整较容易，减少功率损耗，及扬声器单元之间的干扰。使得信号损失小，音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器，成本高，电路结构复杂，运用于专业扩声系统。1.3分频器

6、的工作原理分频器本质上是由电容器和电感线圈构成的LC滤波网络，高音通道是高通滤波器，它只让高频信号通过而阻此低频信号；低音通道正好想反，它只让低音通过而阻此高频信号；中音通道则是一个带通滤波器，除了一低一高两个分频点之间的频率可以通过，高频成份和低频成份都将被阻止。在实际的分频器中，有时为了平衡高、低音单元之间的灵敏度差异，还要加入衰减电阻；另外，有些分频器中还加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿网络，其目的是使音箱的阻抗曲线心理平坦一些，以便于功放驱动。由于现在的音箱几乎都采用多单元分频段重放的设计方式，所以必须有一种装置，能够将功放送来的全频带音乐信号按需要划分为高音、低音输出

7、或者高音、中音、低音输出，才能跟相应的喇叭单元连接，分频器就是这样的装置。如果把全频带信号不加分配地直接送入高、中、低音单元中去，在单元频响范围之外的那部分“多余信号”会对正常频带内的信号还原产生不利影响，甚至可能使高音、中音单元损坏。EDA设计简介1.4Quartus2软件简介QuartusII是Alter公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（AlteraHardwareDescriptionLanguage）等多种设计输入形式，内嵌