- 基于EPLD的數字濾波器的工作原理
- 分頻電路設計
- 延時電路設計
- 效果分析
在同步串行數據傳輸過程中，時鐘線上只要有一點小毛刺就會導致數據傳輸失誤，從而影響系統的正常工作。傳統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，而在實際工作中，干擾有可能由多種干擾源混合產生，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，多個電容并聯在同一信號線上，勢必導致所需的信號失真。隨著現代電子技術的發展，EPLD以其編程靈活方便而日益成為現代電子設計的重要手段之一。
本文介紹了一種基于EPLD的數字濾波器，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，硬件編程方便、靈活，針對不同的干擾源的特性，可采取相應的措施來解決。
解決方案
串行傳輸線在實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。參考時鐘信號經過分頻、調整脈寬等處理，以此使主信號源產生所需的延時，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 具體電路設計
編程軟件為LATTICE公司的ispEXPERTSystem，它是一套完整的數字系統設計軟件，設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，并可對所設計的數字電路系統進行功能仿真和時序仿真。
2．1 分頻電路
分頻電路可根據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，經整形后作為DQ觸發器的觸發信號，OUT1輸出二分頻后的4M方波信號，同時作為下一級觸發器的時鐘信號OUT2輸出四分頻后的2M方波信號，FW1輸出頻率為4M、脈寬為125ns的脈沖信號，FW2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，繼續級連DQ觸發器即可輸出八分頻、十六分頻信號，脈寬也可視具體情況而作相應的改變，電路類似FW1、FW2的產生電路。
由圖2，在ispEXPERT中經仿真得出如圖3所示的波形。
[page]2．2 延時電路
根據干擾源的情況，以前面所述信號作為觸發時鐘，未經處理的信號源經觸發產生延時，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，被第一個觸發器觸發后，產生延時，同時送入二級觸發器產生二級延時。CLKIN信號的頻率可視干擾源的寬度而定，但需注意的是，干擾源的寬度要遠遠小于信號源的寬度，否則信號寬度將被大幅削減，導致特性被破壞。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。這在同步串行傳輸的時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，不需額外增加硬件，且編程靈活，可在ispEXPERT中直接仿真，節省了大量的實驗時間。但在實際操作中需注意兩點：一是在運用此濾波器時，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，但若在數據線或其它信號線上運用時，需考慮延時時間對系統的影響；二是在運用ispEXPERTSystem進行編程時，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，可根據上述原理加以推廣應用。
