GMR生物傳感器專用直接數(shù)字頻率合成器的設計.pdf

1、巨磁阻(GMR)生物傳感器是多種學科互相滲透成長起來的高新技術,在基礎研究領域及應用領域有其獨特的技術價值和科學意義。在GMR生物傳感器中,信號發(fā)生器作為激勵信號源和同步參考信號源,是整個傳感器的“心臟”,是決定傳感器性能的關鍵器件。按照GMR生物傳感器的要求,傳統(tǒng)的信號發(fā)生器由于波形精度低,頻率穩(wěn)定性差、功能單一,以及模擬的信號源頻率不能精確控制等缺點,已經(jīng)不能滿足實際測試的需要。針對上述問題,本文基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設計

2、出了一款專用于GMR生物傳感器的直接數(shù)字頻率合成器(DDS)。作為激勵信號,所設計DDS產(chǎn)生的信號具有頻率分辨率高、輸出相位噪聲低、可以產(chǎn)生多種調(diào)制方式等諸多優(yōu)點;作為同步參考信號,所設計DDS產(chǎn)生的信號能夠嚴格正交,且具有任意波形的功能。同時,基于FPGA來實現(xiàn)DDS比較靈活,更加集成,具有良好的實用性和更高的性價比。本文所設計的DDS采用了復合ROM壓縮法和DDS的優(yōu)化結(jié)構,消除了硬件資源有限和相幅轉(zhuǎn)換讀取速度受限兩方面的瓶頸。為了

3、確定結(jié)構參數(shù)和評估結(jié)構性能,設計中利用虛擬儀器開發(fā)軟件(LabVIEW)構建了一臺虛擬DDS。由于LabVIEW是一種基于圖形開發(fā)、調(diào)試和運行程序的集成化環(huán)境,使得設計和分析更簡單和快捷?；谔摂MDDS的仿真結(jié)論,采用FPGA實現(xiàn)了DDS的主體部分。而數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波、衰減以及選擇輸出的功能,由后端調(diào)理電路實現(xiàn)。通過結(jié)合FPGA開發(fā)板和信號調(diào)理電路實現(xiàn)了任意波形的單路和雙路輸出,并且巧妙地實現(xiàn)了調(diào)頻和調(diào)相的功能。最后,完成了軟件和硬件的設