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基于EPLD技術(shù)的抗干擾濾波器

發(fā)布時間:2011-03-07

中心議題:
  • 基于EPLD的數(shù)字濾波器的工作原理
解決方案:
  • 分頻電路設(shè)計
  • 延時電路設(shè)計
  • 效果分析

在同步串行數(shù)據(jù)傳輸過程中,時鐘線上只要有一點(diǎn)小毛刺就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸失誤,從而影響系統(tǒng)的正常工作。傳統(tǒng)的處理方法是在接收端并入一小電容來濾除毛刺,這種方法只能去除某一固定頻率下的干擾,而在實(shí)際工作中,干擾有可能由多種干擾源混合產(chǎn)生,其頻率可能是變化的。另外,若同步串行傳輸有多個接收端,則需要在每個接收線上都并上一電容,這樣,多個電容并聯(lián)在同一信號線上,勢必導(dǎo)致所需的信號失真。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展,EPLD以其編程靈活方便而日益成為現(xiàn)代電子設(shè)計的重要手段之一。

本文介紹了一種基于EPLD的數(shù)字濾波器,它可以抑制某些低頻線路上的干擾,利用此濾波器可以阻止某些頻帶的干擾信號通過,從而起到硬件抗干擾的作用。由于采用了EPLD技術(shù),硬件編程方便、靈活,針對不同的干擾源的特性,可采取相應(yīng)的措施來解決。

解決方案

串行傳輸線在實(shí)際傳輸過程中容易竄入干擾,其形式一般為小毛刺或窄脈沖形式,可利用它與主信號的不同特性加以濾除。

1  基本工作原理
消除干擾信號需兩路輸入信號:主信號和參考時鐘信號。參考時鐘信號經(jīng)過分頻、調(diào)整脈寬等處理,以此使主信號源產(chǎn)生所需的延時,再與其本身信號相比,從而濾去主信號源上的一些窄波干擾信號。濾波器的原理圖如圖1所示。器件可采用LATTICE公司的ispLSI1032E,參考時鐘信號可采用8M晶振。


2  具體電路設(shè)計
編程軟件為LATTICE公司的ispEXPERTSystem,它是一套完整的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計軟件,設(shè)計輸入可采用原理圖輸入、硬件描述語言輸入、混合輸入等方式,并可對所設(shè)計的數(shù)字電路系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真和時序仿真。

2.1  分頻電路
分頻電路可根據(jù)各具體干擾源的脈沖寬度來確定。具體電路如圖2所示,CLK為8M晶振信號,經(jīng)整形后作為DQ觸發(fā)器的觸發(fā)信號,OUT1輸出二分頻后的4M方波信號,同時作為下一級觸發(fā)器的時鐘信號OUT2輸出四分頻后的2M方波信號,F(xiàn)W1輸出頻率為4M、脈寬為125ns的脈沖信號,F(xiàn)W2輸出頻率為2M、脈寬為250ns的脈沖信號,具體波形如圖3所示。由此類推,繼續(xù)級連DQ觸發(fā)器即可輸出八分頻、十六分頻信號,脈寬也可視具體情況而作相應(yīng)的改變,電路類似FW1、FW2的產(chǎn)生電路。

由圖2,在ispEXPERT中經(jīng)仿真得出如圖3所示的波形。


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2.2  延時電路
根據(jù)干擾源的情況,以前面所述信號作為觸發(fā)時鐘,未經(jīng)處理的信號源經(jīng)觸發(fā)產(chǎn)生延時,再與其本身相比,這樣,一些干擾信號由于脈寬過窄而被濾去。具體電路如圖4所示。


SIGNIN為需處理的信號,被第一個觸發(fā)器觸發(fā)后,產(chǎn)生延時,同時送入二級觸發(fā)器產(chǎn)生二級延時。CLKIN信號的頻率可視干擾源的寬度而定,但需注意的是,干擾源的寬度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信號源的寬度,否則信號寬度將被大幅削減,導(dǎo)致特性被破壞。電路仿真波形如圖5所示。

在SIGNIN信號線上,第二個脈沖由于其寬度小于CLKIN信號周期而被濾去。這在同步串行傳輸?shù)臅r鐘線上顯得尤為重要。

3  效果分析

此電路簡單可靠,筆者在一串行同步通訊過程中運(yùn)用此電路解決干擾問題,取得了良好的效果。



由于基于EPLD技術(shù),不需額外增加硬件,且編程靈活,可在ispEXPERT中直接仿真,節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)時間。但在實(shí)際操作中需注意兩點(diǎn):一是在運(yùn)用此濾波器時,主信號脈沖會有一定的延時,作為同步時鐘,此延時對串行通訊不會有太大的影響,但若在數(shù)據(jù)線或其它信號線上運(yùn)用時,需考慮延時時間對系統(tǒng)的影響;二是在運(yùn)用ispEXPERTSystem進(jìn)行編程時,它提供的宏器件功能與TTL器件相似,但個別引腳有差別。另外,針對各種傳輸線上的干擾,可根據(jù)上述原理加以推廣應(yīng)用。
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