音响电路测试系统的设计.ppt
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1、音响电路测试系统的设计音响电路测试系统的设计是一个综合性的设计实例,通过这个实例,可以看到SABER仿真器的多种分析能力,以及其库中丰富的元件,同时还可以看到MAST建模语言的灵活、方便。音响测试电路的结构音响测试电路的说明1 本电路由音响信号产生电路(CSP),AD转换电路,时钟电路,分频电路,数字信号处理电路,低通滤波电路,功率放大电路和扬声器组成。2 这个系统的设计采用的是从下到上的设计。3 要注意在设计的不同阶段同一功能模块的选择。本测试电路的特点1 测试信号波形的改变方便,它可以是脉冲波形,也可以是其他波形,它甚至可以是实验室测试的波形。实现这种功能可以修改这个电路的输入电源,也可以
2、采用通用电源模板,还可以用图形建模的方式建立本测试电路的输入电源。2 从后面设计的CSP电路来看,这个电路能够提取输入电源波形的一部分,作为测试电路的实际输入信号。可以很方便地改变各主要模块的特性,从而校验改变这些特性对系统的影响。这包括:改变DSP算法、改变采用率和采样精度(quantization)、滤波器的特性以及功率放大电路的特性。分析音响测试电路的特点从音响测试电路的结构可以看到,音响测试电路的结构是比较复杂的,而在实际的音响测试电路中,各个模块的特性对音响的性能都有音响,同时各个模块间的特性又相互影响,因此要设计出比较好的音响系统必须对整个系统进行分析,这一正是仿真软件容易作到的。
3、CSP电路的设计要求设计的电路要能很方便地修改输入信号的波形。要能提取一部分输入波形。对输入信号的要求要求信号为在出现的正弦波持续时间为50ms,正弦波的频率为100Hz,其峰-峰值为12V,在每200ms内出现一次这样的波形。在前面的波形中,正弦波的峰值被削掉了,这样可以模拟信号的畸变对系统的影响。CSP电路CSP电路的特点用控制电路实现了对信号的采样。通常情况下采用的是离散器件来实现对信号的采样,如果作一下比较就可以知道,用离散器件作数字采样的仿真设计是比较耗时的。在本设计中,利用了脉冲源作为开关的作用,当脉冲为1时,输出信号为输入的电源信号,而当脉冲源为0时,其输出信号为0在电气模块和控
4、制模块同时存在的设计中需要将电气模块的电气量转换为控制模块的控制量,然后对该控制量进行操作,在操作完成以后再将控制量转换为电气量。在本设计中还采用了低通滤波器,这主要是由于在设计中采用了限幅模块,由于限幅模块的输出为5,而限幅模块的输入为6,因此在限幅模块的输出将有谐波,因此在本设计中设计了一个低通滤波器,以滤掉其高频分量。改变低通滤波器的截止频率(从1kHz到100Hz),可以看到其仿真结果波形。从仿真结果可以看到,设计的低通滤波器的截止频率对系统的性能有较大的影响。改变低通滤波器截止频率的波形比较在内层中修改元件模块的参数在本设计中,由于需要修改低通滤波器的截止频率,但是又不希望修改设计,
5、因此可以修改设计在内层中的参数,这样在退出时将不会影响设计的本身。它通过使用Alter命令。以本设计的修改为例来说明如何使用这个命令。首先选择EditList/Alter菜单,然后再选择Netlist图标,选择需要修改元件,单击OK。然后再编辑需要修改模块的参数。振荡电路的设计在本设计中需要设计一个振荡电路,其工作频率为40kHz,该电路作为AD采样的时钟模块,在系统设计的时候,该模块采用的是脉冲源。从下面的设计中还可以看到,有多种方法可以实现这个振荡电路,那么如何选择这些电路,希望大家能体会一下为什么要这样作,这样作的目的是什么?这对我们自己的设计有什么启示。实现振荡电路的方法在本设计中,采
6、用了纯数字器件实现振荡电路的方案;还采用了数字、模拟混合型的实现方案。纯数字器件振荡电路的实现方案电路的工作过程在本电路中,有一个prbit_l4模块,该模块的输出作为与门电路的一个输入,该模块为一个可编程逻辑流模块,该模块的使用方法prbit_l4.1 out=bits=(0,_0),(1u,_1),(2u,_x),(3u,_z),period=10u该模块在本设计中作为启动振荡的作用,其bits项的设置为bits=(0,_0),(1p,_1)这个电路的频率是如何控制的呢?Buf_l4器件的使用该摸板的作用是对输入信号作一个延时,但是输入该摸板的信号是一个逻辑时钟信号,它对信号的延时是对输入
7、信号的上升沿和下降沿分别延时。在使用这个摸板时有两个重要的参数tplh和tphl,它们分别对逻辑时钟信号的上升沿和下降沿延时。Buf_l4输入、输出波形的对比其上升沿延时0.05u,下降沿延时10.3u的情况纯数字型振荡的仿真结果模拟型电路的实现方案模拟型振荡电路的仿真结果混合型振荡电路的实现方案作混合仿真时需要注意的问题所谓混合仿真就是在仿真设计中既有数字信号,又有模拟信号,数字信号和模拟信号有直接的联系。由于数字信号为逻辑信号,而模拟信号为有一定量的值,因此一个模拟量的值与一个数字逻辑有对应关系,在SABER仿真中通常要编写一个对应的文件,这个文件的扩展名为.shm,在作仿真的时候还要使用
8、这个文件,否则作的仿真结果是不可靠的。添加超模逻辑门槛文件的方法在通常情况下,设计系统都是在SaberSketch中完成的,为了仿真设计,都需要生成设计对象的网表,在生成网表的时候需要将.shm文件添加进去。在Saber/Netlister设置项中选择Netlister菜单中的Hypemodels(超模)项,单击ADD,将需要的文件添加到已选列表框(selected)中。在完成上述步骤之后就按照正常的步骤操作。对设计的仿真在本设计中,选择混合性的设计来分析,在分析设计的时候要添加超模模板文件,首先作直流工作点分析,然后再作时域分析,时域分析的参数可以选择为End time 100u,Time
9、step 10n。在完成设计之后再作参数扫描仿真,仿真的参数为b1模块的电容c1。c1的变化范围设置为150p到250p,其步长的设置为25p。最后在作电路输出频率与电容c1的关系。对设计结果的测试在完成仿真之后就可以使用测量工具来测量仿真的结果。由于本电路是一个振荡电路,因此就需要测量该振荡电路的振荡频率。需要研究设计电路的输出频率与电路参数的关系,因此可以采用电路参数扫描仿真来分析电路参数变化对电路输出频率的影响。参数扫描仿真在本设计中,以电路中的电容c1为变量,研究电容c1变化对电路输出频率的影响。采用Saber的参数扫描仿真就可以得到需要的结论,然后利用测量工具来测量电路输出频率的变化
10、。其输出的波形如图所示。参数扫描分析结果AD转换电路的设计这个电路的作用是将由CSP电路产生的信号转换为8位数字信号,这个电路的输出信号作为DSP模块使用。在本电路的设计中,采用了MAST建模建立了功能级的模块,通过仿真软件的分析来验证设计系统的功能。AD转换电路的要求1 要求将一个模拟信号转换为一个8位数字信号。2 每400ms完成一次转换。3 在每个转换完成后将产生一个输出脉冲。AD转换电路AD转换电路的工作过程在电路的启动信号(start)到来后,首先将SAR模块的输出信号设置为01111111,这个信号将通过DA转换模块转换为一个模拟量,输入信号与这个模拟量进行比较,将比较后的输出(是
11、一个数字量)置为q7,然后再将q6位置为0,再将这个量转换为模拟量与输入进行比较,将比较的输出置为q6位;再将q5位置为0。DA转换电路DA转换量的计算这是一个R2R梯形DA转换器,这个电路可以简化。移位寄存器模块clk 时钟信号clkinh 禁止数据更新sdin 串性数据输入clr 清除数据load 当信号为高时,将输入信号的数据上载到输出端 对AD转换电路的分析首先对设计作直流工作点分析。对设计作时域分析,时域分析的参数设置为:End time:10m,Time step:10n。在仿真结果波形中验证设计对象的功能。作分析。8分频电路本电路的作用是将由振荡电路产生的40kHz的时钟频率除8
12、,以得到AD 采样频率。Diff模块从前面的设计可以看出,Diff模块的置位端和复位端均被设置为1。这时Diff模块的工作方式为:保持其先前的输出值,在时钟脉冲的上升沿时其输出值将发生一次反转。对8分频电路仿真首先作直流工作点分析,然后再作时域,时域分析的参数设置为End Time:1.1m,Time step:1n,在完成仿真之后观察仿真结果波形,以验证设计功能是否实现。DSP电路的设计在本设计中,DSP电路的功能是控制由CSP电路产生的回声效果,还在本电路中设计了Z域的滤波器。在本电路中算法实现的信号将传输给后面的仿真模块,包括功率放大模块和扬声器模块。DSP的要求DSP是个两个词的缩写,
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