基于FPGA的脉冲信号发生器设计(2)
6 遇到的问题及改进方案 35
6.1 设计过程中遇到的问题 35
6.2 设计有待改进的方案 35
结 论 37
致 谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1 脉冲信号发生器概述
随着现代数字电子技术的迅速发展，其精确化、智能化、高速化的特点给人们的生产和生活带来了极大的便利。由于数字电路和数字处理技术已经广泛应用在通信、导航以及航天等多个高科技领域，所以对其进行有效测试和精确控制就显得尤为重要。面对这样的需求，一个稳定性好、幅度可控、脉宽可调的脉冲信号发生器对于电子技术发展的推动作用就显得格外重要。
脉冲信号发生器广泛应用在生产和生活中的各个方面：在雷达、计算机硬件系统和通信系统等领域的设计和调试中，脉冲信号发生器产生的大量精度高、速度快的脉冲信号和其它数学序列，可以作为激励同其他测试的设备一起来进行测试，以检验设备是否正确以及技术性能指标是否合格；同样的应用还在需要大量高速和多样化数字序列的LSI系统的调试和需要延迟量准确度极高的脉冲信号的步进电机的控制中；脉冲信号源也被运用于地质探测领域，并且探测雷达需要的脉冲信号仅仅只有毫微秒量级。所以，高性能的脉冲信号发生器的边沿必须可以被精确控制，其脉冲的幅度、占空比、宽度和脉冲延迟等也必须可控，并且可以产生满足各种激励需求的数字、模拟信号。
脉冲发生技术是脉冲信号发生器研制过程中的一项关键技术，直接决定了基于此技术制造的脉冲体制设备的好坏，主要包括：脉冲定时技术、脉冲电平参数控制技术、快速脉冲沿实现技术、极窄脉冲实现技术、多通道一致性技术和图形可编程技术等。所以，脉冲发生技术的先进性取决于脉冲频率、信号延迟调整的精度及分辨率、参数可编程能力、脉冲宽度调整的精度和分辨率。性能优越的脉冲信号发生器可以在保证频率和精度的前提下，大幅提高参数的可编程能力和输出信号的功率，并能够提供足够大的驱动能力和编程的多样化信号以满足在测试和控制方面的需求。
就目前脉冲信号发生器的发展来看，虽然国内的研究已经有长足的进步，但由于起步较晚，技术相对薄弱还不能满足各个层次的需求，引进的国外产品也由于诸多原因无法完全满足需求，同时，随着社会的发展，民用方面对脉冲信号发生器的需求也在加大，所以研制脉冲发生器就有很大的必要性[1]。
1.2 VHDL语言及FPGA简介
VHDL是一种硬件描述语言，它是VHSIC hardware description language（超高速集成电路硬件描述语言）的缩写，其中VHSIC是Very High Speed Integrated Circuit的缩写[2]。美国国防部在20世纪70年代至80年代提出了VHDL这种语言规范，其目的是为方便管理各种电子电路技术文件，使电子电路文件遵循统一的设计描述接口，以便在各种抽象级描述硬件，实现芯片制造和CAD设计之间的信息交互、电子设计文件的信息共享。1986年，IEEE致力于VHDL的标准化工作，为此成立了VHDL标准化小组，经过多次的修改和扩充，直到1987年12月VHDL才被纳为IEEE 1076标准。1988年，Milstd 454规定，所有为美国国防部设计的ASIC产品必须采用VHDL描述。1993年，IEEE 1076标准被修订，更新为IEEE 1164标准。1996年，IEEE 1076.3成为VHDL综合标准[3]。后来IEEE分别在1996、1999、2000和2002年对VHDL进行了局部的修正。目前，VHDL语言已经是一种非常流行的硬件描述语言，几乎所有的硬件综合和仿真工具都包括了VHDL语言。
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