基于Verilog HDL的等精度频率计的研究文献综述

 2022-08-02 15:26:44

  1. 引言

在21世纪的今天,电子技术获得了飞速的发展,其发展推动了电子产品渗入社会的各个领域。与此同时,电子产品性能提高速度的加快,也使产品更新换代的节奏越来越快。在测频领域亦是如此。

频率是电子技术领域永恒的话题,频率计作为测量频率的仪器是不可或缺的。随着电子电路技术的发展,频率计的设计技术也不断向前发展。20世纪初期,人们通常采用分立元件进行频率计的设计,这种方法设计周期长,稳定性低,而且成品体积大、功耗高等缺陷。20世纪50年代初期,数字技术的出现使得各种数字仪器得以问世,提升了模拟仪器的精度、分辨力、和测量速度,为实现测试自动化打下了基础。这其中就包括了数字频率计。60年代计算机的引入使智能仪器发生了质的变化,它们从单纯的接收、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出,从用单个仪器测量变成用测量系统测量。后来伴随着数字电子技术和集成电路技术的不断发展,数字频率计得到了普遍的运用。这时的频率计与早期相比,稳定性更高,体积更小,但是设计周期依然很长,测量范围也有很大的局限性,对不同的频率信号需要专门设计电路进行测量,灵活性较差。

20世纪末,微电子技术和计算机技术快速发展,微电子技术代表了物理层在广度和深度上硬件电路实现的发展,计算机技术则与现代先进的电子理论,电子技术,仿真技术等融合升华。这二者相互促进,出现了以FPGA为代表的可编程逻辑器件。可编程逻辑器件将集成电路以编程的方式集成在一块小小的硅片上,极大地缩小了电路的体积,也减少了电路走线, 降低了干扰,有效的提高了系统的可靠性。利用软件编程的方式能重构器件的工作形式和硬件构造,更加高效的进行设计,提高了设计数字电路系统的灵活度。随着技术不断地发展,可编程器件功能日益完善,集成规模持续扩大,而且计算机辅助设计技术的不断提高,使得EDA(电子设计自动化)应运而生。

  1. EDA的历史和发展

EDA是一种计算机辅助设计系统,它从CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)和CAE(计算机辅助工程)的基础上演变而来,其开发载体是大规模的可编程逻辑元器件。

在电子设计自动化(英语:Electronic design automation,缩写:EDA)出现之前,设计人员必须手工完成集成电路的设计、布线等工作,这极大地加重了工作的负担。到了1970年代中期,开发人员尝试将整个设计过程自动化。设计自动化会议在这一时期被创立,会议旨在促进电子设计自动化的发展。

以卡弗尔.米德和琳.康维于1980年发表的题为《超大规模集成电路系统导论》的论文为标志,电子设计自动化迎来了发展的重要阶段。该文提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想。这一思想的产生主要得益于用来进行集成电路逻辑仿真、功能验证的工具的性能得到相当的改善。随着计算机仿真技术的发展,设计项目可以在构建实际硬件电路之前进行仿真,芯片布线布局对人工设计的要求降低,而且软件错误率不断降低。

从1981年开始,电子设计自动化逐渐开始商业化。1984年的设计自动化会议(上还举办了第一个以电子设计自动化为主题的销售展览。Gateway设计自动化在1986年推出了一种硬件描述语言Verilog,这种语言在现在是最流行的高级抽象设计语言。1987年,在美国国防部的资助下,另一种硬件描述语言VHDL被创造出来。现代的电子设计自动化工具可以识别、读取不同类型的硬件描述。根据这些语言规范产生的各种仿真系统迅速被推出,使得设计人员可对设计的芯片进行直接仿真。

  1. 数字频率计的发展

数字式频率计即 DFM-Digital Frequencymeter ,也称为数字频率表或电子计数器。它不仅是电子测量和仪器仪表专业领域中测量频率与周期时的重要仪器,而且与示波器测频相比,它的成本小,电路简单,可靠性高,功耗低,而且开发简单便于设计。特别是现代电子计数器产品和具有多种测量功能的数字式频率计,已广泛应用于计算机系统、通讯广播设备、生产过程自动化测控装置、带有LED、LCD数字显示单元的多种仪器仪表以及诸多的可许技术领域。可以说,伴随着数字化技术的发展,电子计算机、通讯设备、音频和视频技术进入科研、生产、军事技术和经济生活领域,直至家庭和个人,使得电子计数器和测频手段成为上述电子设备所需要的形影不离的技术。

频率计用一个稳定的频率源作为基准时钟信号,用来对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内通过的待测信号的脉冲个数,这时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或者小于1秒。当闸门时间越长,所得到的测量频率信号的频率值就越精确,但与此同时每次测量频率的间隔也会随之增加。闸门时间越短,测量频率的间隔时间会减少,但是测量精度又会受到影响。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。