基于EPLD技術(shù)的抗干擾濾波器

　　在同步串行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，時(shí)鐘線上只要有一點(diǎn)小毛刺就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸失誤，從而影響系統(tǒng)的正常工作。傳統(tǒng)的處理方法是在接收端并入一小電容來(lái)濾除毛刺，這種方法只能去除某一固定頻率下的干擾，而在實(shí)際工作中，干擾有可能由多種干擾源混合產(chǎn)生，其頻率可能是變化的。另外，若同步串行傳輸有多個(gè)接收端，則需要在每個(gè)接收線上都并上一電容，這樣，多個(gè)電容并聯(lián)在同一信號(hào)線上，勢(shì)必導(dǎo)致所需的信號(hào)失真。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，EPLD以其編程靈活方便而日益成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的重要手段之一。本文介紹了一種基于EPLD的數(shù)字濾波器，它可以抑制某些低頻線路上的干擾，利用此濾波器可以阻止某些頻帶的干擾信號(hào)通過(guò)，從而起到硬件抗干擾的作用。由于采用了EPLD技術(shù)，硬件編程方便、靈活，針對(duì)不同的干擾源的特性，可采取相應(yīng)的措施來(lái)解決。

　　解決方案

　　串行傳輸線在實(shí)際傳輸過(guò)程中容易竄入干擾，其形式一般為小毛刺或窄脈沖形式，可利用它與主信號(hào)的不同特性加以濾除。

　　2．1基本工作原理

　　消除干擾信號(hào)需兩路輸入信號(hào)：主信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)。參考時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻、調(diào)整脈寬等處理，以此使主信號(hào)源產(chǎn)生所需的延時(shí)，再與其本身信號(hào)相比，從而濾去主信號(hào)源上的一些窄波干擾信號(hào)。濾波器的原理圖如圖1所示。器件可采用LATTICE公司的ispLSI1032E，參考時(shí)鐘信號(hào)可采用8M晶振。


　　2．2具體電路設(shè)計(jì)

　　編程軟件為L(zhǎng)ATTICE公司的ispEXPERTSystem，它是一套完整的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)輸入可采用原理圖輸入、硬件描述語(yǔ)言輸入、混合輸入等方式，并可對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)字電路系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真。

　　2．2．1分頻電路
　　分頻電路可根據(jù)各具體干擾源的脈沖寬度來(lái)確定。具體電路如圖2所示，CLK為8M晶振信號(hào)，經(jīng)整形后作為DQ觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，OUT1輸出二分頻后的4M方波信號(hào)，同時(shí)作為下一級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)OUT2輸出四分頻后的2M方波信號(hào)，F(xiàn)W1輸出頻率為4M、脈寬為125ns的脈沖信號(hào)，F(xiàn)W2輸出頻率為2M、脈寬為250ns的脈沖信號(hào)，具體波形如圖3所示。由此類(lèi)推，繼續(xù)級(jí)連DQ觸發(fā)器即可輸出八分頻、十六分頻信號(hào)，脈寬也可視具體情況而作相應(yīng)的改變，電路類(lèi)似FW1、FW2的產(chǎn)生電路。
　　由圖2，在ispEXPERT中經(jīng)仿真得出如圖3所示的波形。



　2．2．2延時(shí)電路
　　根據(jù)干擾源的情況，以前面所述信號(hào)作為觸發(fā)時(shí)鐘，未經(jīng)處理的信號(hào)源經(jīng)觸發(fā)產(chǎn)生延時(shí)，再與其本身相比，這樣，一些干擾信號(hào)由于脈寬過(guò)窄而被濾去。具體電路如圖4所示。


SIGNIN為需處理的信號(hào)，被第一個(gè)觸發(fā)器觸發(fā)后，產(chǎn)生延時(shí)，同時(shí)送入二級(jí)觸發(fā)器產(chǎn)生二級(jí)延時(shí)。CLKIN信號(hào)的頻率可視干擾源的寬度而定，但需注意的是，干擾源的寬度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信號(hào)源的寬度，否則信號(hào)寬度將被大幅削減，導(dǎo)致特性被破壞。電路仿真波形如圖5所示。
　　在SIGNIN信號(hào)線上，第二個(gè)脈沖由于其寬度小于CLKIN信號(hào)周期而被濾去。這在同步串行傳輸?shù)臅r(shí)鐘線上顯得尤為重要。
　　3效果分析
　　此電路簡(jiǎn)單可靠，筆者在一串行同步通訊過(guò)程中運(yùn)用此電路解決干擾問(wèn)題，取得了良好的效果。


　由于基于EPLD技術(shù)，不需額外增加硬件，且編程靈活，可在ispEXPERT中直接仿真，節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。但在實(shí)際操作中需注意兩點(diǎn)：一是在運(yùn)用此濾波器時(shí)，主信號(hào)脈沖會(huì)有一定的延時(shí)，作為同步時(shí)鐘，此延時(shí)對(duì)串行通訊不會(huì)有太大的影響，但若在數(shù)據(jù)線或其它信號(hào)線上運(yùn)用時(shí)，需考慮延時(shí)時(shí)間對(duì)系統(tǒng)的影響；二是在運(yùn)用ispEXPERTSystem進(jìn)行編程時(shí)，它提供的宏器件功能與TTL器件相似，但個(gè)別引腳有差別。另外，針對(duì)各種傳輸線上的干擾，可根據(jù)上述原理加以推廣應(yīng)用。