鎖相環技術原理及FPGA實現 暢銷書籍 通信教材 正版鎖相環技術原理及 FPGA實現 杜勇 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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杜勇著 著

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121287381

商品編碼：29788878138

包裝：平裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

商品名稱：	鎖相環技術原理及FPGA實現 暢銷書籍 通信教材 正版鎖相環技術原理及 FPGA實現	開本：
作者：	杜勇著	頁數：
定價：	68.00元	齣版時間：	2016-05-01
ISBN號：	9787121287381	印刷時間：
齣版社：	電子工業齣版社	版次：	1
商品類型：		印次：

插圖目錄內容提要本書從工程應用的角度詳細闡述鎖相環技術的工作原理，利用MATLAB及System View仿真討論典型電路的工作過程。以Altera公司的FPGA為開發平颱，以Verilog HDL語言為開發工具，詳細闡述鎖相環技術的FPGA實現原理、結構、方法，以及仿真測試過程和具體技術細節，主要包括設計平颱及開發環境介紹、鎖相環跟蹤相位的原理、FPGA實現數字信號處理基礎、鎖相環路模型、一階環路的FPGA實現、環路濾波器與鎖相環特性、二階環路的FPGA實現、鎖相環路性能分析、鎖相測速測距的FPGA實現。編輯推薦著眼工程設計，精解設計實例；分解實現步驟，注重實現細節；完整仿真測試，詳細性能分析；提供完整代碼，迅速提升實力。作者介紹杜勇，男，工程師，1976年生，碩士學位，畢業於防科技大學，現工作於酒泉衛星發射中心。承擔的項目共計4項，主要方嚮為無綫通信技術的設計與實現，均為項目負責人，主要承擔項目總體方案設計、核心算法設計及FPGA實現、硬件電路闆的設計等工作。

電路設計者的福音：精通鎖相環（PLL）與FPGA的協同之道 在當今瞬息萬變的電子工程領域，對於高性能、低功耗、高集成度的數字和混閤信號係統的需求日益增長。而實現這些目標的關鍵技術之一，便是鎖相環（Phase-Locked Loop，PLL）。PLL作為一種能夠産生穩定、精確時鍾信號的反饋控製係統，在通信、數據轉換、頻率閤成、時序控製等眾多應用中扮演著至關重要的角色。本書旨在為廣大電子工程師、通信專業學生以及對PLL和FPGA技術感興趣的讀者，提供一本全麵、深入、實用的技術指南。 本書內容涵蓋瞭鎖相環技術的方方麵麵，從其基本原理、核心組成模塊，到各種PLL拓撲的特性與設計考量，再到FPGA在其實現中的關鍵作用。我們將以清晰的邏輯、嚴謹的數學推導和豐富的工程實踐案例，帶領讀者一步步掌握PLL的設計精髓，並最終能夠靈活運用FPGA強大的資源來高效地實現PLL。 第一部分：鎖相環技術原理深度解析 我們將從最基礎的概念入手，深入剖析鎖相環的核心工作機製。 PLL的基本構成與工作原理： 詳細介紹PLL的四個基本模塊：鑒相器（Phase Detector，PD）、低通濾波器（Loop Filter，LF）、壓控振蕩器（Voltage-Controlled Oscillator，VCO）以及分頻器（Frequency Divider）。我們將逐一解析每個模塊的功能、工作特性以及它們是如何協同作用，最終實現對輸入參考信號的精確跟蹤。我們將探討不同類型的鑒相器（如XOR型、電荷泵型、增量型等）的優缺點，以及它們在不同應用場景下的適用性。低通濾波器的設計在PLL的穩定性和動態響應中起著決定性作用，我們將深入講解濾波器階數、極點零點配置等對環路性能的影響。壓控振蕩器的選擇與設計（如環形振蕩器、LC振蕩器）及其對PLL整體性能的製約也將是討論的重點。分頻器的作用，尤其是在頻率閤成中的應用，也將得到詳細闡述。 PLL的數學建模與分析： 為瞭更深入地理解PLL的動態行為，我們將引入閉環係統模型，並對其進行數學分析。我們將推導PLL的特徵方程，分析其穩定性（如瞬時穩定性、滯後穩定性），並講解如何通過環路帶寬、阻尼係數等參數來優化PLL的性能，包括其捕獲範圍、跟蹤範圍、瞬態響應和噪聲抑製能力。我們將探討綫性模型與非綫性模型的差異，以及非綫性效應對PLL性能的影響。 PLL的性能指標與優化： 針對實際應用需求，我們將詳細討論PLL的各項關鍵性能指標，包括： 頻率分辨率與相位噪聲： 這是PLL在頻率閤成和時鍾抖動控製中的核心指標。我們將深入分析相位噪聲的來源，包括VCO的固有相位噪聲、分頻器的噪聲以及PLL環路中的其他噪聲源，並探討抑製相位噪聲的有效方法，如提高VCO品質因數（Q值）、優化濾波器設計、采用高分辨率的鑒相器等。 抖動（Jitter）： 針對通信係統中的時鍾信號，抖動是一個至關重要的指標。我們將區分隨機抖動（RJ）和確定性抖動（DJ），並介紹如何測量和控製抖動。 捕獲範圍與跟蹤範圍： 講解這兩個參數的定義及其對PLL能否正常工作的意義，以及如何通過設計來擴展這兩個範圍。 鎖相時間和捕獲時間： 分析影響這些參數的因素，以及如何通過優化環路參數來加快PLL的鎖定速度。 功耗與尺寸： 在便攜式設備和集成電路設計中，功耗和尺寸是關鍵考量因素。我們將討論不同PLL架構和實現方式對功耗和麵積的影響。 不同類型的PLL拓撲結構： 除瞭基本的整數分頻PLL，我們將介紹更復雜的PLL拓撲，以滿足更廣泛的應用需求。 小數N分頻PLL（Fractional-N PLL）： 這是現代通信係統中頻率閤成不可或缺的技術。我們將詳細講解其工作原理，特彆是如何通過Σ-Δ調製技術來實現小數分頻，以及其在提高頻率分辨率、降低雜散輸齣方麵的優勢。 DFS-PLL（Delayed-First-Order-Sigma-Delta PLL）： 介紹這種更先進的Σ-Δ調製技術在小數N分頻PLL中的應用，以及其如何進一步改善相位噪聲和雜散輸齣。 MMD-PLL（Multi-Modulus Divider PLL）： 討論多模分頻器的工作方式，以及其在實現小數分頻中的作用。 DFS-PLL與MMD-PLL的協同工作： 深入探討這兩類技術如何結閤，以實現更靈活、更高性能的頻率閤成。 其他PLL變種： 簡要介紹如RF-PLL、DPLL（數字鎖相環）等，並指齣其特點和應用領域。 第二部分：FPGA在PLL實現中的關鍵作用與技術 FPGA以其可編程性、靈活性和並行處理能力，為PLL的實現提供瞭強大的平颱。我們將聚焦於如何將PLL的理論知識轉化為實際的FPGA設計。 FPGA基礎與PLL實現優勢： 簡要介紹FPGA的架構，包括查找錶（LUT）、觸發器、DSP Slice、Block RAM等資源。分析FPGA在實現PLL方麵的優勢，如設計周期短、可重構性強、易於集成其他數字邏輯等。 FPGA上的鎖相環模塊實現： 數字鑒相器（Digital Phase Detector, DPD）的設計： 介紹如何利用FPGA的邏輯資源實現各種數字鑒相器，例如基於查找錶的PD、基於計數器的PD等，並分析其在相位檢測精度、抖動容忍度等方麵的特性。 數字低通濾波器（Digital Low-Pass Filter, DLF）的設計： 講解如何在FPGA中實現IIR濾波器和FIR濾波器，以及如何根據PLL的環路參數來配置數字濾波器的係數。重點介紹如何利用DSP Slice來高效實現濾波器運算。 數字壓控振蕩器（Digital Voltage-Controlled Oscillator, DVCO）或DCO（Digitally Controlled Oscillator）的實現： 討論如何在FPGA中構建數字控製振蕩器，例如基於環形振蕩器、基於查找錶的振蕩器，以及如何通過數字控製信號來改變其輸齣頻率。 FPGA內部的DCM/MMCM/PLL IP核： 詳細介紹現代FPGA器件（如Xilinx的DCM/MMCM/PLL，Intel/Altera的PLL/Clock Control Block）中內置的專用時鍾管理單元。我們將講解這些IP核的內部結構、配置選項（如分頻比、倍頻比、相位鏇轉、時鍾輸齣使能等），以及如何通過IP核生成工具來高效地配置和實例化它們，從而實現高性能、低功耗的PLL功能。我們將深入剖析這些IP核的內部工作原理，例如其集成的鑒相器、環路濾波器和VCO的實現方式。 直接數字閤成（Direct Digital Synthesis, DDS）與PLL的結閤： DDS作為一種純數字的頻率閤成技術，與PLL結閤可以實現更靈活、更精確的頻率和相位控製。我們將探討如何將DDS模塊集成到FPGA中，並與PLL協同工作，以實現高級的功能。 FPGA PLL設計的關鍵考量： 時序約束與時鍾域管理： 在FPGA設計中，精確的時序控製至關重要。我們將講解如何為PLL設計設置恰當的時序約束，以確保其在時鍾域內穩定工作。 功耗優化： 討論如何在FPGA實現中優化PLL的功耗，例如通過選擇閤適的IP核、優化時鍾使能邏輯等。 抗乾擾設計： 探討在FPGA設計中如何考慮電磁乾擾（EMI）等因素，以提高PLL的魯棒性。 仿真與驗證： 強調在FPGA實現中仿真和驗證的重要性，並介紹常用的仿真工具和驗證方法。 FPGA PLL的典型應用場景： 通信係統中的時鍾生成與恢復： 在基帶處理、射頻前端等環節，FPGA PLL是實現精確時鍾同步和數據速率匹配的關鍵。 數據轉換器（ADC/DAC）的時鍾管理： 高速ADC/DAC對時鍾的抖動和精度有極高要求，FPGA PLL能夠提供高質量的時鍾信號。 頻率閤成器： 利用FPGA內置PLL或自行設計PLL，可以實現多頻率輸齣的通用頻率閤成器。 係統中的時鍾分配與管理： 在復雜的FPGA係統中，需要精細的時鍾分配和管理，FPGA PLL能夠提供靈活的時鍾生成和重定時功能。 數字信號處理（DSP）應用中的時序同步： 在需要精確同步的DSP算法中，FPGA PLL能夠確保數據流的時序一緻性。 本書特色： 理論與實踐並重： 既有深入的理論剖析，也有豐富的FPGA工程實踐案例，幫助讀者融會貫通。 循序漸進的講解： 從基礎概念到高級應用，邏輯清晰，易於理解。 豐富的圖示與例程： 大量圖示清晰地展示原理，附帶實際的FPGA工程示例代碼，方便讀者實踐。 麵嚮工程應用： 強調在實際工程設計中可能遇到的問題及解決方案。 麵嚮通信與嵌入式係統工程師： 緊密結閤通信、嵌入式等熱門應用領域，具有很強的實用價值。 適用讀者： 通信工程、電子工程、自動化等相關專業的本科生、研究生。 從事通信設備、嵌入式係統、數字信號處理、集成電路設計等領域的工程師。 對鎖相環技術和FPGA技術有濃厚興趣的科研人員和愛好者。 掌握鎖相環技術及其在FPGA上的實現，是現代電子工程師必備的核心技能之一。本書將成為您在這一領域攻堅剋難、提升專業能力的得力助手。無論您是初學者還是有一定經驗的工程師，都能從中獲益匪淺，並最終能夠自信地設計和實現高性能的PLL係統。

評分☆☆☆☆☆

我曾經翻閱過好幾本關於射頻集成電路（RFIC）的書籍，它們或多或少都涉及瞭PLL，但往往隻是蜻蜓點水，著重於器件層麵。而這本《鎖相環技術原理及FPGA實現》則顯得格局宏大得多。它不僅僅關注於“如何搭建”一個PLL，更關注於“為什麼”要這樣搭建，以及在不同的應用場景下（比如頻率閤成、時鍾恢復、數據解調）如何權衡和取捨設計指標。作者對不同鎖相環架構的優劣勢對比分析得非常到位，比如DPLL與APLL的混閤應用場景。這本書的視野開闊到足以讓讀者從係統架構師的角度去思考問題，而不是僅僅停留在電路工程師的層麵。它教會我的不僅是技術細節，更是一種係統性的設計思維，這對於提升我在整個通信産品開發鏈條上的價值是非常有幫助的，絕對是書架上值得常備的參考工具書。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷是為瞭深入瞭解如何將理論知識轉化為實際的FPGA項目。過去我嘗試過用Matlab或其它仿真軟件搭建PLL模型，但一旦要用Verilog/VHDL在FPGA上實現時，總會遇到各種意想不到的問題，比如時鍾域交叉的處理，或者如何精確控製數字環路濾波器（DPLL）的係數。這本書在這方麵的論述極其到位。作者不僅講解瞭數字PLL的基本結構，更重要的是，他詳細展示瞭如何將這些結構映射到FPGA的邏輯資源上。書中關於係統級聯、時序約束的講解，以及對不同FPGA架構適應性的討論，都顯示齣作者深厚的工程背景。我特彆喜歡其中關於係統調試和噪聲分析的部分，這部分內容在許多入門級的教材中經常被忽略，但對於確保係統在真實環境下的穩定運行至關重要。讀完後，我感覺自己手中的FPGA開發闆不再隻是一個黑盒子，而是可以被我完全掌控的精密儀器。

評分☆☆☆☆☆

這本關於鎖相環技術的書簡直是我的救星！我之前在學習高頻電路和通信係統設計時，對鎖相環（PLL）這個概念總是感到有些模糊不清，尤其是涉及到實際的硬件實現時，更是抓耳撓腮。市麵上很多教材要麼過於理論化，堆砌瞭一大堆數學公式，讓人望而卻步；要麼就是隻講應用案例，卻對底層的原理剖析不足。這本書的作者顯然深諳此道，他沒有把復雜的概念過度包裝，而是用非常直觀的方式將PLL的各個組成部分——壓控振蕩器（VCO）、鑒相器（PD）以及環路濾波器（LPF）——的工作機製講得透徹明白。特彆是當涉及到環路帶寬、相位裕度這些關鍵參數時，作者的講解層次分明，讓人很容易就能建立起一個完整的認知框架。這本書的價值在於，它真正架起瞭理論與實踐之間的橋梁，讓我對如何設計一個穩定、高性能的PLL有瞭全新的認識，不再是停留在紙上談兵的階段。對於我這種正在努力啃硬骨頭的工程學生來說，這無疑是一本不可多得的寶典，翻開它就像有位經驗豐富的前輩在耳邊細細指導。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我是一個對教材的“實用性”要求極高的人，如果一本書看起來像是陳舊的學術論文的堆砌，我基本上會直接放棄。這本書給我的感覺卻是非常“鮮活”和“與時俱進”。它並沒有沉湎於過時的電路設計方法，而是非常關注現代通信係統中對頻率閤成器提齣的更高要求，比如低抖動和快速鎖定。我發現作者在介紹環路濾波器設計時，巧妙地結閤瞭現代控製理論的知識，使得讀者能夠理解為什麼某些濾波器結構比其他結構更優越。而且，書中對一些常見的工程陷阱，比如“鎖相失敗”或者“鎖定時間過長”的排查步驟寫得極其細緻，幾乎可以當作一份現場急救手冊來用。對於我這種需要在緊迫的項目周期內完成任務的工程師來說，這種可以直接落地執行的指導價值無可估量，它節省瞭我大量摸索和試錯的時間。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格和邏輯組織架構非常適閤自學者。我個人的學習習慣是需要有一個清晰的主綫索，然後在這個主綫索下逐步深入細節，而不是被一大堆零散的知識點轟炸。這本書完美地遵循瞭這一點。它首先建立起對整個PLL係統的宏觀認識，然後層層剝開，從基礎的模擬模塊特性講到復雜的數字控製算法，最後整閤到整個係統級的設計流程中。更難得的是，作者在解釋復雜的數學推導時，總能穿插一些形象的比喻或生活中的例子，這極大地降低瞭理解的門檻。對於我這個需要經常跨專業學習的人來說，這種“先知其然，後知其所以然”的講解模式，讓我能夠更紮實地掌握知識，而不是死記硬背公式。這是一本真正用心編纂、充滿教學智慧的作品。