[發明專利]一種基于FPAA和FPGA技術的綜合濾波系統

有效

• 申請號: 201210509377.0
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103001604A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 朱正偉;孫廣輝
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及濾波器設計和集成電路應用，屬于信號處理領域。?

背景技術

隨著微傳感器時代的到來，對傳感器微弱信號的高效處理越來越重要，在微信號的調理電路中對有用信號的提取顯的更為重要。目前的濾波電路主要分為兩類模擬濾波和數字濾波，模擬濾波主要是分立元件和中集成規模電路構建，這種電路的設計對設計者的專業知識要求較多，對設計的工作經驗要求比較高，同時調試比較困難；數字濾波首先要將信號進行模數轉換，這樣不可避免的丟失許多有用信息，同時數字濾波對算法要求比較高，進而這對控制器的運算能力要求更高；FPAA技術的出現很好的解決了上述問題。中國專利201020685324.0中介紹了一種程控濾波裝置，此專利中可以通過功能開關來實現低通、高通、帶通、帶阻四種濾波器，但是其不同種濾波器的切換不靈活。?

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供了一種可以靈活設計、驗證各種數字濾波器和模擬濾波器的綜合濾波系統。該綜合濾波系統充分利用FPGA可編程特點，在外圍電路不變的基礎上，對芯片內部電路進行不同的編程，實現各項數字信號的處理功能。結合FPAA技術在線可重構技術，在不斷電的情況下，對電路的參數和結構切換，使電路靈活、設計范圍更加廣泛。?

本發明的技術方案是：?????一種基于FPAA和FPGA技術的綜合濾波系統，包括FPGA單元和FPAA濾波單元。FPGA單元包括FPGA模塊、下載模塊、存儲模塊、輸入設備和輸出設備，用于通過控制器IP核控制整個電路，并提供分頻給FPAA模塊各種時鐘頻率以完成不同種類濾波器；?FPAA濾波單元包括FPAA濾波器模塊、信號預處理模塊和信號后處理模塊，用于實現模擬濾波器的不同性能，并實現其他常用模擬電路功能。?

作為本發明的進一步改進，FPGA單元利用其在數字信號處理的可編程特性實現各種數字電路，包括分頻器、控制器IP、數字濾波器算法。?

作為本發明的進一步改進，FPAA濾波單元在不改變外圍硬件電路的條件下，實現不同類型、不同種類的濾波電路。

作為本發明的進一步改進，所述基于FPAA和FPGA技術的綜合濾波系統將數字集成電路和模擬集成電路相互結合。?

作為本發明的進一步改進，FPGA單元和FPAA濾波單元中預留若干接口，用于用戶對芯片內部的電路進行升級。?

與現有技術相比，本發明有以下優點和有益效果。?

1、本設計結構簡單，設計人性化，可以根據用戶的需求對濾波器的工作方式、濾波種類進行快捷設計，以實現FIR、IIR、脈沖成形、巴斯沃什、切比雪夫I類、切比雪夫II類、貝塞爾以及客戶自己設計的各類低通、高通、帶通、帶阻各種濾波功能。?

2、本發明設計可以既可以設計數字濾波器，也可以設計模擬濾波器，同時也可以設計兩者結合的濾波器，這很好的為濾波器研究者提供了濾波器設計、驗證平臺。?

3、本發明充分利用了FPGA和FPAA可重構特點，使得電路可以在不改變已有的硬件電路的基礎上對電路進行升級。這在研發實驗調試及高校實驗系統方面有著廣泛的市場前景?

4、本發明緊緊跟隨電子發展趨勢。電子發展向著FPMA方向發展，，同時國內對FPAA技術的研究比較少，此平臺對FPAA技術在國內的推廣有著極其重要的意義。

附圖說明

圖1為本發明基于FPAA和FPGA技術的綜合濾波系統的整體結構框圖；?

圖2為電源模塊原理圖；

圖3為FPGA單元原理圖；

圖4為FPAA濾波單元原理圖；

圖5為本發明基于FPAA和FPGA技術的綜合濾波系統的整體流程圖。

圖中：1、FPGA單元；2、FPAA濾波單元。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行進一步詳細描述。?

本發明中FPGA模塊可以設計常用的FIR、IIR、脈沖成形濾波器等數字濾波器；同時FPAA模塊可以設計低通、高通、帶通、帶阻四類巴斯沃什、切比雪夫I類、切比雪夫II類、貝塞爾以及客戶自己設計的各種濾波器濾波功能，可精確設置截止頻率和放大增益，適用于幅值5v以下的信號的濾波系統。濾波器的設置參數主要依照設計者的需求進行相應的設置即可實現。?