基于SOPC的SPWM脈沖發(fā)生器的實現(xiàn)
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1 SPWM產(chǎn)生原理
正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)，就是產(chǎn)生與正弦波等效的一系列等幅不等寬矩形脈沖波形。實現(xiàn)SPWM調(diào)制的方法很多，采樣型SPWM法是其中較常用的一種方法，它分自然采樣法和規(guī)則采樣法。自然采樣法是目前最好的一種SPWM實現(xiàn)方法，因為利用這種方法所得到的SPWM波形最接近正弦波，而數(shù)字化自然采樣法是用數(shù)字電路實現(xiàn)自然采樣法的方法，并且數(shù)字化自然采樣法的調(diào)制效果可以和自然采樣法的調(diào)制效果相逼近。本設(shè)計中采用數(shù)字化自然采樣法，即SPWM脈沖產(chǎn)生方法采用正弦調(diào)制波與三角載波相比較的傳統(tǒng)方法，但是正弦調(diào)制波、三角載波和比較邏輯等均采用基于FPGA的數(shù)字化方法來實現(xiàn)。圖1所示為SPWM波產(chǎn)生方式示意圖。通常采用等腰三角波作為載波，因為等腰三角波上任一點的水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對稱，當它與任何一個平緩變化的調(diào)制波相交時，如果在交點時刻對電路中的開關(guān)器件的通斷進行控制，就可以得到寬度正比于信號波幅值的脈沖，這正好符合正弦脈寬調(diào)制的要求。
2 基于SOPC的SPWM波形的實現(xiàn)
SPWM脈沖發(fā)生器的SOPC系統(tǒng)框圖如圖2所示。其中，Nios處理器是Ahera公司免費提供的32位CPU，作為軟核嵌入FPGA中，作為整個SOPC系統(tǒng)的中央處理單元，Nios之外的各個模塊接到Avalon總線上，通過Avalon總線進行數(shù)據(jù)交換。
圖2中，SPWM模塊由頻率變換、正弦調(diào)制波生成、三角載波生成、幅度調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)比較、死區(qū)時間這6部分組成。功能是按設(shè)定的載波比和調(diào)制度，輸出符合要求的高精度高穩(wěn)定性的SPWM脈沖波；SRAM為系統(tǒng)提供程序運行空間和數(shù)據(jù)存儲空間。在QuartusⅡ的SOPC Builder中實現(xiàn)，生成SRAM控制器；Flash電路用于存儲FPGA的配置文件和NiosⅡ的軟件代碼；按鍵、LCD液晶顯示電路通過按鍵對載波比和調(diào)制度進行設(shè)定，通過Nios處理器將設(shè)定參數(shù)送至SPWM模塊，使之產(chǎn)生相應(yīng)參數(shù)的脈沖波。LCD則顯示系統(tǒng)當前工作狀態(tài)的參數(shù)設(shè)置。
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