基于FPGA的声表面波传感器检测电路的设计

摘要

声表面波(SAW)传感器由于具有成本低、体积小、灵敏度高等优点使其得到了越来越多的应用。传感器的检测电路同传感检测的精度和稳定度密切相关，因此，电路的优化设计有着重要的意义。
　　 本论文介绍了SAW传感器件的结构、原理，分析了现今SAW传感器检测原理，在此基础上确定了传感器的检测方法。将低频SAW传感器作为研究对象，采用参考信号和检测信号的双通道结构，设计了包括信号源、滤波器、整形电路等模块，构建了全数字检测电路，并对电路中的各个模块进行了仿真分析。通过DDS方法设计可控频率、相位的信号源，迟滞比较器结构的整形电路将两通道的信号转化为脉冲信号，最后依据频率检测和相位检测两种方法分别设计了SAW传感器检测电路，并在QuartusⅡ软件下完成了对电路的设计和实现。仿真结果表明，电路性能良好，能够实现对SAW传感器的测量。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外同类课题研究现状及发展趋势

1．3 论文的主要研究内容

1．4 本章小结

第2章 声表面波传感器及信号处理电路原理

2．1 声表面波器件的原理与结构

2．1．1 SAW器件原理

2．1．2 SAW器件结构

2．1．3 叉指换能器

2．2 声表面波传感器检测原理

2．3 声表面波传感器检测手段

2．4 本章小结

第3章 DDS系统建模及仿真

3．1 直接数字频率合成的优点

3．2 直接数字频率合成原理

3．3 DDS系统仿真

3．3．1 基于Matlab软件下的simulink系统模型

3．3．2 Simulink仿真及结果分析

3．3．3 Signal Compiler编译

3．3．4 Modelsim仿真及结果分析

3．3．5 Quartus Ⅱ实现系统仿真及结果分析

3．4 本章小结

第4章 信号变换模块及控制模块的设计

4．1 滤波电路

4．1．1 滤波器的设计步骤

4．1．2 低通滤波器的选择

4．1．3 椭圆函数滤波器的设计

4．1．4 环路滤波器的设计

4．2 整形电路

4．3 鉴频鉴相器

4．4 本章小结

第5章 声表面波传感器频率检测电路的设计

5．1 锁相环简介

5．2 数字压控振荡器的设计

5．2．1 DDS系统模块的生成及验证

5．2．2 数字压控振荡器的控制部分

5．3 数字鉴频鉴相器的实现

5．4 系统电路测试

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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