Выбор микросхемы ПЛИС. На мировом рынке электронных компонентов среди фирм, занимающихся выпуском ПЛИС, наиболее популярными являются Xilinx и Altera.
Рассмотрим основные критерии выбора ПЛИС - быстродействие - логическая емкость, достаточная для реализации алгоритма - схемотехнические и конструктивные параметры ПЛИС - стоимость владения средствами разработки - наличие и стоимость аппаратных средств отладки - наличие методической и технической поддержки - стоимость микросхем.
По вышеприведенным критериям наиболее привлекательными являются микросхемы фирмы Altera семейства ACEX из-за своей более низкой цены при близких технических характеристиках.
В соответствии с рекомендациями фирмы Altera в качестве PCI-совместимых микросхем необходимо применять микросхемы ПЛИС первой или второй скоростной группы. После предварительной компиляции PCI-мегафункции в пакете MAX Plus II v10.1 оказалось, что ядро PCI v2.1 занимает 630 макроячеек. Исходя из конструктивных соображений, а также учитывая изложенные требования и необходимое в данном проекте число пользовательских выводов выберем в качестве DD1 микросхему EP1K30TC144-2 семейства ACEX1K . Для выбранной ПЛИС размер загрузочной записи составляет 470 кБит. В качестве ИМС DD2 для конфигурации ПЛИС выберем микросхему Flash-памяти, совместимую по логическим уровням и по последовательному протоколу обмена с микросхемой ПЛИС. Выберем DD2 AT17LV512A-10JC фирмы Atmel . 4.7 Выбор блока АЦП Проектируемое устройство должно обеспечить измерение входного сигнала с максимальной частотой 200 кГц. По теореме Котельникова частота дискретизации должна не менее чем в два раза превышать частоту измеряемого сигнала.
Таким образом, для оцифровки сигнала с частотой 200 кГц необходимо осуществлять выборки с частотой не менее 400 кГц. В качестве аналого-цифрового преобразователя DA6 используем микросхему фирмы Linear Technology LTC1409CSW, которая представляет собой быстродействующий 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь, работающий по методу последовательного приближения, с частотой преобра- зования равной 800103 выборок в секунду и позволяет оцифровать биполярный входной сигнал в диапазоне -2,5В 2,5В. Электрические и конструктивные характеристики данной микросхемы можно найти в. Навесные элементы для АЦП DA6 выбираем согласно типовой схеме включения данного АЦП, приведенной в технической документации.
Конденсаторы C8 - С11 служат для фильтрации помех по питанию и устанавливаются непосредственно около выводов питания АЦП. Выбираем конденсаторы С8, С10 К50-35-25В-10мкФ20 . Выбираем конденсаторы С9, С11 VJ 1206Y-25В-0.1мкФ10 . 4.8 Выбор блока ЦАП Выходной сигнал формируется при помощи цифро-аналогового преобразователя DA7. В качестве цифро-аналогового преобразователя выбираем микросхему фирмы Analog Devices AD7845KR, параметры которой и типовые схемы включения можно найти в. Для получения биполярного выходного сигнала с заданными параметрами используем одну из типовых схем включения этой микросхемы.
Таблица соответствия выходного сигнала и входного кода для такого включения приведена в таблице 4.1. Таблица 4.1 - Соответствие выходного сигнала и входного кода D11 D10 D9 D8-D2 D1 D0 Uвых 1 1 1 1 1 1 Uоп 2047 2048 1 0 0 0 0 1 Uоп 1 2048 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 - Uоп 1 2048 0 0 0 0 0 0 - Uоп Навесные элементы для ЦАП DA7 выбираем согласно типовой схеме включения данного ЦАП. Конденсаторы C16 - С19 служат для фильтрации помех по питанию и устанавливаются непосредственно около выводов питания ЦАП. Выбираем конденсаторы С16, С18 К50-35-25В-10мкФ20 . Выбираем конденсаторы С17, С19 VJ 1206Y-25В-0.1мкФ10 . 4.9 Расчет цепи формирования опорного напряжения для ЦАП В качестве источника опорного напряжения для ЦАП DA7 используется выход источника опорного напряжения микросхемы АЦП. Согласно типовой схеме включения ЦАП в режиме биполярного выходного сигнала в качестве микросхемы DA8 рекомендуется использовать ОУ AD711KR, номиналы резисторов R19, R20 по 10 кОм. Резисторы R19, R20 работают в низковольтных цепях, поэтому выделяемая на них мощность не превышает 0,125Вт. Выбираем DA8 AD711KR R19 SMD 1206-0,125-10 кОм 1 R20 SMD 1206-0,125-10 кОм 1 . Рассчитаем резистивный делитель R18, R21.Он должен обеспечивать выходное напряжение Uвых дел 0,2В при входном Uвх дел 2,5В. Примем ток делителя Iдел 0.1 мА. Напряжение на выходе делителя можно рассчитать по формуле 4.13 Ток делителя можно рассчитать по формуле 4.14 Подставив численные значения в уравнения 4.13 , 4.14 получим R18 24 кОм R21 2,04 кОм. Резисторы R18, R21 работают в низковольтных цепях, поэтому выделяемая на них мощность не превышает 0,125Вт. Выберем R18 SMD 1206-0,125-24 кОм 1 R21 SMD 1206-0,125-2 кОм 1 . Согласно типовой схеме включения ЦАП в качестве блокировочных конденсаторов C7, C14 рекомендуется использовать керамические конденсаторы емкостью по 0.1 мкФ. Выбираем С7, С14 VJ 1206Y-25В-0.1мкФ10 . 4.10