分频器的设计

分频器的设计

首先讲一下单元：

一般情况下，我们对单元按频率会划分为超高音，高音，中高音，中音，重低音，低音，超低音超高音：負責22kHz以上的頻率

高音：負責5000Hz~22kHz頻率.

中音：負責1500~5000Hz頻率

低音：負責1500Hz以下頻率

超低音(增加)負責200Hz以下頻率

也有网友提出其他的划分标准

以A音（C调的“哆来咪法嗦啦西”的“啦”音，频率为440赫兹）为基准音，以倍频的形式向下三个八度向上五个八度，把全音域分为八个八度，一个个八度就是音响上常说的一个倍频程（1oct)。具体的划分是这样的：

55－110赫兹，110－220赫兹，220－440赫兹，440－880赫兹，880－1760赫兹，1760－3520赫兹，3520－7040赫兹，7040－14080赫兹，共八段（八个八度）。这样就很清晰的看出频段的划分了。

110赫兹以下－超低频；

110－220赫兹－低频；

220－440赫兹－中低频；

440－880赫兹－低中频；

880－1760赫兹－中频；

1760－3520赫兹－中高频；

3520－7040赫兹－高频；

7040赫兹以上－超高频。

还有两种频段划分方法

以“E”音划分

-20 次低频

20-40 极低频

40-80 低频下段

80-160 低频上段

160-320 中频下段

320-640 中频中段

640-1280 中频上段

1280-2560 高频下段

2560-5120 高频中段

5120-10240 高频上段

10240- 极高频

以“C”划分

-63 极低频

63-125 低频下段

125-250 低频上段

250-500 中频下段

500-1K 中频中段

1K-2K 中频上段

2K-4K 高频下段

4K-8K 高频上段

8K- 极高频

分频器的主要元件：电阻，电感，电容

电阻在分频器中的作用：调整灵敏度

电感：其特性是阻挡较高频率，只让较低的频率通过电容：其特性与电感刚好相反，也就是阻挡频率通过

电容器：当电容器两端加载电压的时候，两端就会感应并存储电荷，所以电容器是一个临时的储存电能的器件，当电容器两端电压变化很快的时候【即高频】，由于电压变化太快导致两端感应电荷也同步地变化，也就等效于有电流流过电容器，而当频率很低的时候，电容器两端电压变化很慢，近似没有电流流过。所以说电容器是阻低频通高频的。

线圈[电感]：当有电流通过的时候，如果电流的大小和方向发生变化，线圈会产生感应电动势【电压】，它与原来的电压方向相反，即线圈是阻碍变化的电流通过的，当电流变化很快的时候，线圈产生的负电压会很大【根据公式伏电压和频率成正比】，所以线圈是阻高频通低频的。【因为频率很低的时候近似负电压很低或为0，即可以让低频电流顺利通过】

所以音箱分频器采用了上图结构，具体分析：

连接高音喇叭的电路：让电流先流过电容器，阻止低频，让高频通过，并且喇叭与一个线圈并联，让线圈产生负电压，那么这个电压对于高音喇叭来说正好是一个电压补偿，于是可以近似地逼真还原声音电流。

连接低音喇叭电路：电流先流过线圈，这样高频部分被阻止，而低频段由于线圈基本没有阻碍作用而顺利通过，同样，低音喇叭并联了一个电容器，就是利用电容器在高频的时候产生一个电压来补偿损失的电压，道理和高音喇叭端是一样的。

可以看出，分频器充分利用的电容器和线圈的特性达到分频。但是，线圈和电容器在各自阻碍的频率段内终究还是消耗了电压的，所以电路分频器会损失一定的声音，其补偿措施也有很多，由于笔者知识不够，难以说的很清楚。而电子分频就解决了这个问题，当声音输入到功放之前就先分频，然后对不同的频段使用专门的放大电路进行放大，这样的话声音失真小，还原逼真。但是电路复杂，造价昂贵

以前以为 2阶就是2路，所以也说一下概念，免得初烧的网友跟我以前一样理解

分频器的“路”，也就是分频器可以将输入的原始信号分成几个不同频段的信号，我们通常说的二分频、三分频，就是分频器的“路”。

分频器的“阶”，也称“类”。

一个无源分频器，本质上就是几个高通（电容）和低通（电感）滤波电路的复合体，而这些滤波电路的数量，就是上面所说的“路”。但是在每一个滤波电路中，还有更精细的设计，换句话说，在每一个滤波电路中，都可以分别经过多次滤波，这个滤波的次数，就是分频器的“阶”。

因此有“双路一阶分频器”，“双路二阶分频器”。

ww6103

2009-7-30 16:43:07

扬声器的构造原理

a1.jpg

a3.gif

a2.gif a4.gif

从世界上最简单的分频器开始慢慢往复杂了说：

2路1阶分频

2路2阶分频

2路3阶分频

2路4阶分频

3路1阶分频

3路2阶分频

3路3阶分频

3路4阶分频

什么样的单元，用几阶分频，原理是什么，效果怎么样，这是淫者见淫的，也请大家提提自己的看法

单元灵敏度调整

单元某频段增益，衰减

更为复杂的请老烧们补充。

2路当然是高音，低音

根据电感和电容的工作原理，在高音电路中串一个高通（电容C，把低频的信号过滤掉），在低音的电路中串一个低通（电感L，把高频过滤掉）

C=0.159 / RH F

L=RL / 6.28 F

式中的:

RH = 高音阻抗值

RL = 低音阻抗值

F = 分頻點

当然参数是可以微调的，就和我们用电视搜信号一样，从模糊的图像慢慢变清晰，然后再慢慢变模糊的过程。

1.gif

先人2路2阶的几种不同参数搭配

宁克-锐

C1 = 0.0796 / RH F L1 = 0.3183 RL / F

C2 = 0.0796 / RF F L2 = 0.3183 RH / F

贝塞尔

C1 = 0.912 / RH F L1 = 0.2756 RL / F

C2 = 0.0912 / RL F L2 = 0.2856 RH / F

巴特沃斯

C1 = 0.1125 / RH F L1 = 0.2251 RL / F

C2 = 0.1125 / RL F L2 = 0.2251 RH / F

契比雪夫

C1 = 0.1592 / RH F L1 = 0.1592 RL / F

C2 = 0.1592 / RL F L2 = 0.1592 RH / F

式中的:

RH = 高音阻抗值

RL = 低音阻抗值

F = 分頻點

2.gif

上面多次提到阻抗。我就已我理解的历程来说，以前一直停留在直流电的世界里，把阻抗理解为电阻。所以认为单元上大多印有4欧，6欧，8欧，就是它们的恒定电阻，所以看到阻抗曲线的时候自己傻了，电阻怎么会变？

阻抗=元件本身的直流电阻+感抗（电感对电流变化的阻碍作用）向量（向量就是有方向性的，有正负的）值+容抗（电容对电流变化的阻碍作用）的向量值。

每一个额定电感量和额定电容量的电感和电容对某一个频率的信号变化的阻碍作用是不一样的，所以在信号的频率发生变化的时候，单元的阻抗就会呈现出曲线。因为单元的音圈本身就是一个电感，电感当然自身也有直流电阻。

一般来说高音单元的阻抗曲线较为平直，低音单元在某一个频段的阻抗会表现出明显的峰值。因此低音在分频电路中总是需要被特殊照顾。

当然设计是建立在参数的基础上的，很多参数是建立在测量的基础上的，本贴着重探讨的是设计。

当然光有测量也无济于事，对于一个单元，测量出它的频响曲线不完美，我们可以通过设计激励或衰减电路来改善它的不完美。

因为我们毕竟不是每个人都有很多米，可以随便买大厂比较完美的单元。

楼主的频段划分出处？看到有人说：音响的高频是指那些频段？低频又是指那些频段？各个频段都是包含什么样的频率范围？可能有些人就概念模糊，或者说法不统一了，下面我来给大家讲解一下，把概念搞清楚。

音响其实是和音乐密切相关的，音乐上，以A音（C调的“哆来咪法嗦啦西”的“啦”音，频率为440赫兹）为基准音，以倍频的形式向下三个八度向上五个八度，把全音域分为八个八度，一个个八度就是音响上常说的一个倍频程（1oct)。具体的划分是这样的：

55－110赫兹，110－220赫兹，220－440赫兹，440－880赫兹，880－1760赫兹，1760－3520赫兹，3520－7040赫兹，7040－14080赫兹，共八段（八个八度）。这样就很清晰的看出频段的划分了。

110赫兹以下－超低频；

110－220赫兹－低频；

220－440赫兹－中低频；

440－880赫兹－低中频；

880－1760赫兹－中频；

1760－3520赫兹－中高频；

3520－7040赫兹－高频；

7040赫兹以上－超高频。

既然多次提到频响曲线，就来说说频响的概念。因为这个概念延伸出来的内容比较复杂，我搜索了搬过来。。。

在电子学上用来描述一台仪器对于不同

频率的信号的处理能力的差异。同失真一样，这也是一个非常重要的参数指标。一个“完美”的

交流放大器，应该在频响指标上具有如下的素质：对于任何频率的信号都能够保持稳定的放大

率，并且对于相应的负载具有同等的驱动能力。显然这在目前技术水平下是完全不可能的，那么

针对不同的放大器就有了不同的“前缀”，对于音频信号放大器（功率放大器或者小信号放大

器）来说，我们还应该加上如此的“前缀”：在人耳可闻频率范围内以及“可能”影响到该范围

内的频率的信号。这个范围显然缩小了很多，我们知道，人耳的可闻频率范围大约在20～20KHz，

也就是说只要放大器对这个频率范围内的信号能够达到“标准”即可。实际上，根据研究表明，

高于这个频段以及部分低于这个频段的一些信号虽然“不可闻”，但是仍然会对人的听感产生影

响，因此，这个范围还要再扩大，在现代音频领域中，这个范围通常是5～50KHz,某些高要求的放

大器甚至会达到0.1~数百KHz。

但是，上述要求表面上好像是比“完美”低了很多，却仍然是“不可能完成的任务”，目前我们

连这样的要求也不可能达到。于是，就有了“频响”这个指标。（附言：指标本身就代表着“不

完美”，如果一切都“完美”了，指标也就没有存在的理由了。）

放大器有两种失真：线性失真和非线性失真。我们通常把后者叫做“失真”，而把前者用其它方

式表达出来。非线性失真我们已经知道了是一种什么情况了。而线性失真就是指频率和相位方面

的“误差”，即频率失真和相位失真。

频率失真及其产生原因

频率失真是一种“线性失真”，意思是说，发生这种失真时放大器的输出信号波形和输入波形仍

然是“相似形”，它不会使放大器对要处理的信号产生“形变”。一个单纯的频率失真可以看成

放大器对于不同频率的信号放大倍数不同，例如，1个十倍放大器，对1KHz的信号的放大倍数是10

倍，而对于10KHz的交流信号可能放大倍数就变成了9.99倍，于是，我们就可以说这台放大器有频

率失真了。在电声学上，我们把这种现象称为“频响曲线的不平直”，这里面的“曲线”我们稍

对于一台放大器来说，产生频率失真的原因非常多。和多放大器的内在特性都会影响到这个参

数，甚至失真也会插进来一脚（这是测量方法所导致的，后谈）。总的来说，有如下一些情况会

导致频率失真：

1、元器件的固有频率特性决定，这是最根本的原因，后面的一些原因实际上都源于这里。

2、采用负反馈技术放大器的开环特性以及负反馈电路本身的频响特性决定。

3、放大器的非线性失真对于测量方法引入的“测量误差”

4、放大器的电路设计导致传输特性的非理想化

5、安装和制造工艺不完善，引入的外界交流干扰信号导致频响的不平直。

谈到这里，我们会发现，这里有很多原因似乎和“测量方法”有关，所以有必要提一下频响是如

何测量和定标的。

频率失真（频响）的测试方法与标注

任何可以倍写上说明书的“指标”都是必须借助仪器来测量的，这些指标必须有一个共同的特

点，就是“可重复性”，也就是说，只要你用同样的设备，就可以重复得到相同货相近的测量结

果。我们把这一类指标称为“客观指标”，频响当然是属于此类。

频响的测量方法很简单，在放大器的输入端接入一个标准信号发生器，这个信号发生器可以产生

标准的正弦波信号，并且可以通过调节使得这个发生器的输出信号的频率发生变化，而幅度不

变。在放大器的输出端接一个标准的纯阻性负载，并且接一个交流电平表，通过读取电平表的数

据，就可以测量该放大器的频响特性了。测量时，为了保证测试结果的可靠和准确，要尽量多地

在测试频率范围内选取不同的频率，通常采用的是“对数采样法”，即从一个标准频率（例如

1KHz）开始，按照2倍关系向上和向下取点，例如2K、4K、8K……,500、250、125、62.5……，

果嫌这个间隔太大，可以缩小倍数，例如√2，√2/2等等。将这些对应的频率的输出电平（单位

是dB）记录下来，并经过统计计算就可以了。

这里，我们可能会忽视一个问题，就是这个放大器的放大倍数是否可以调整？放大器的输出功率

应该使多少呢？不是我要卖关子，而是这里的“玄机”非常大。由于放大器的特性的不完美，所

以会导致放大器在不同的工作状态下的频响特性发生变化。这叫“测试条件”。我们时常发现，

两个质量完全不同的放大器在频响指标上“好像没什么差别”，是那个质量差的放大器在“说

谎”吗？非也，是测试条件根本不同。

放大器在不同的输出功率下，其频响是不同的，通常输出功率越大，其频响指标就越差。而一个

比较负责任的指标标注，应该指“在该放大器的最大不失真功率下测量的指标”，而一些厂家为

了回避大功率输出下放大器特性的劣化，使得该指标“看起来好看”，往往采用的是“标准测试

方式”，也就是说，在给定放大器放大倍数（增益）的条件下进行测试，而这个放大倍数通常是

1。显然，多数放大器是用来“放大”的，所以这个测试方法实际上并不全面，但是“出于商业目

的和测试标准的允许”，这个测试仍然倍认为是“正确”的。这样，我们就应该注意了，看指标

的时候不能只关心那些数值，而应该和测试条件联系起来看。没有测试条件的指标是毫无意义

的。

标准的频响标注方法是XHz~YHz±ZdB，这里的X是指低端频率，Y指高端频率，也就是测试频率的

范围，Z表示的是在这个频率范围内，放大器放大倍数的差异。

一种表示形式－频响曲线。

频响曲线的两个重要特征

频响曲线是在上述的测试电路中，使信号发生器的输出信号频率发生连续变化（即通常说的“扫

频”）并保持幅度不变，在输出端通过示波器或者其它一些记录仪将放大器对于这种连续变化相

应的输出电平记录下来，就可以在一个座标上描绘出一个电平对应频率的曲线。这个座标的纵坐

标是电平，横坐标是频率。纵坐标的单位是dB，横座标的单位是Hz（或KHz）。为了记录方便，横

坐标的标尺为对数型的，纵坐标则是线性的。

我们可以看看各个厂家提供的不同器材的频响曲线，我们会发现，即使两个看起来频响指标完全

相同的器材，其频响曲线也是非常不同的。这里我们暂且不讨论频响曲线不同对音质产生的影

响，只看频响曲线有那些重要特征需要注意。这里要着重注意两个特征：平和直。平是指放大器

在工作频率范围内频响的最大差距。这里我们需要注意的是“工作频率”，对于音频设备来说，

我们应该关心的是20～20KHz这一段的情况，如果要求很高，可以将范围扩大到5～40KHz，这已经

是足够了。我们可以看看下图：

图中有5条曲线，其中第一条是“理想”的放大器的频响曲线，这是完全不可能的，只能作为一个

理论上的东西，同样，2、3也是不可能的，没有一个放大器的频响特性会是一条完美的直线，不

管是平的还是斜的都不可能。因此我们需要放宽一下要求，对于平直的概念需要做一些退让。

我们看到的绝大多数音响器材的频响曲线都应该和4、5图相似。在这些曲线中，我们会看到一些

的时候，不要被曲线的“平滑”或者“崎岖”所迷惑，首先要看看座标的标尺，改变标尺的单位

会使曲线看起来差别很大。比如图4，如果把标尺加大10倍，你大概看到的差不多是一条完美的直

线了。

“直”是频响曲线另一个非常重要的特征，它指的就是频响曲线的起伏特征。某种意义上说，我

们对于“直”应该比平要多重视一些，这并不是说直真的比平对音质的影响大，而是因为频响曲

线的不直往往暗示了这个器材的其它某些特性有问题，例如高频频响起伏过多，往往说明放大器

的开环特性不良，并且负反馈深度不适当，通常伴随着比较严重的瞬态失真。

通常我们认为，放大器的频响特性越平越直就越好，这样放大器对于信号的影响就越少。通过观

察曲线，我们会认为4比5要好。

这里，我们还要注意的是，我们虽然要重点考察5～40KHz这个频段，但是对于不同的器材，我们

考核的频段实际上并不完全一样。例如对于音箱和耳机，这个频段已经足够了，但是对于一些

“有源器材”（例如CD唱机、放大器），我们可能需要考核更宽的频段。这是因为对于这些器材

来说，虽然这些频段的声音我们不可能听到，但是这些频段的表现可以揭示这个器材的一些内在

素质。例如，对于一个放大器，如果其频响指标可以高达300KHz,并且负反馈的深度适当，可以说

明这台放大器的开环性能极佳，在听感上必然有所体现。从这个意义上说，这些频段的表现好坏

“我们是可以听到的”。

频率失真对声音的影响

频响对于主观音质评价的影响因素太多，在这里不可能一一举尽，我直挑选一些我认为影响最大

的方面来说。

1、对于乐器音色表现的影响

从广义的范围来说，音色也是音质的一个组成部分。我们知道，不同的乐器具有不同的声音特

点，基音、泛音、共振相互作用组成了一件乐器的音色特点，音色就是这些基音、泛音、共振的

频率以及比例关系。如果一套系统在频响上不够平直，那么就可能造成音色中各个组成部分的比

例发生变化，有些泛音可能被增强了，而另一些泛音可能被削弱甚至难以被听到，这就改变了乐

器的音色特征。由于我们很多时候没有机会对比原来那把乐器的声音，所以这个改变并非极端重

要，但是，由于乐器“好听”与否几乎就是音色的代名词，因此，过度破坏音色特点的结果可能

会造成这个乐器的声音变得难听，因此对于高要求的人来说，最好不要改变音色特征。由于频响

会对音色产生影响，因此一些器材设计师会巧妙利用这个现象来弥补录音的不足。对于录音师来

说，这种调整也是“家常便饭”，因为他们不可能每张唱片都能“请”到那些“名琴”。

2、对于声场和定位的影响

声场是个非常复杂的电声现象，其中频响特性也会在某种程度上影响到声场表现。由于频响的影

响，某些和声场表现有关的声音细节会被弱化或者加强，这就会导致所谓的声场“畸变”。这是

一个非常微妙的影响，实在无法在这有限篇幅文字中完全说明，以后再说。对于定位来说，情况

也是非常复杂，尤其是那些频率范围很宽的乐器，影响就更大。这一点比较容易理解，距离

声音的大小有密切的关系，如果频响不平直，乐器在发出某种频率的声音的时候会感觉比发出其

它声音要远些或者近些，这样，我们就会感到这个乐器

被纵向拉长了，形体发生了变化。当频响的不平直度严重的时候，我们会感到乐器在前后晃动。

3、对于整体音色的影响

这个话题可以非常古老了，这里就不再多说了。器材的冷、暖，声音的密度、强度都是主要来源

于此（当然还有其它因素的影响，进阶篇会有探讨）。

正确认识器材的频响指标

对于厂家的频响指标，我们应该给予足够的重视。但是我们还要记住，这个指标并非“标注”的

越高越好，由于我们的耳朵具有一些自身的特性，因此我们需要对频响有个清醒的理解。

1、我们需要的频响指标应该是整个系统的，而不是单一的器材。单个的器材的频响平直并不意味

着我们一定会听到“平直”的声音，还要看系统中其它器材的情况。

2、甚至系统中所有器材的频响都是平直的时候，我们也不一定能听到平直的声音。这是因为我们

的耳朵本身就不是“平直”的。我们知道，人的耳朵对于高频的敏感程度在一生中会发生变化，

20岁左右达到最高峰，35岁左右开始走下坡路，到60岁左右会损失过半，另外还和身体健康状况

以及遗传有关。因此，我们在考虑平直的时候，必须要把耳朵一起考虑进去。在这方面，行业内

似乎有个心照不宣的约定，这个部分主要由音箱、耳机厂家以及录音师去完成。

3、我们对于频响起伏的辨别程度有限，有实验表明，0.2dB是极少数人的极限（大概几十万分之

一都不到），绝大多数人在1~3dB之间。也就是说，小于1dB的频响不平直几乎没有意义，如果为

了追求频响的过分平直而舍弃了一些其它要素将是得不偿失的。这个原则对于其它指标也是

的。

4、前面说过，不能因为某些频段我们听不到就可以去忽略它，因为那些东西可能会暗示器材的一

些其它特性的情况。

5、任何指标都要和别的综合起来看，而不能孤立起来看问题。

还有两种频段划分方法

以“E”音划分

-20 次低频

20-40 极低频

40-80 低频下段

80-160 低频上段

160-320 中频下段

320-640 中频中段

640-1280 中频上段

1280-2560 高频下段

2560-5120 高频中段

5120-10240 高频上段

10240- 极高频

另一种，以“C”划分

-63 极低频

63-125 低频下段

125-250 低频上段

250-500 中频下段

500-1K 中频中段

1K-2K 中频上段

2K-4K 高频下段

4K-8K 高频上段

2路3阶

3.gif

C1 = 0.1061 / RH F L1 = 0.1194 RH / F

C2 = 0.3183 / RH F

L2 = 0.2387 RL / F

C3 = 0.212 / RL F

L3 = 0.796 RL / F

式中的:

RH = 高音阻抗值

RL = 低音阻抗值

F = 分頻點

再讲一下电感器的工作原理：

电感器（电感线圈）是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线等）绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一，相关产品如共膜滤波器等。

（一）自感

当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。

（二）互感

两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。

因此在分频器设计时，如果有多个电感，应该让多个电感按绕线方向互相垂直摆放，以减少互感对信号造成的失真

电感器的作用：电感器的主要作用是对频率较快的交流信号进行隔离、滤波。

电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。

电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数（匝数）、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大；磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大。

品质因数也称Q值或优值，是衡量电感器质量的主要参数。它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。

电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。

因此电感的材料最好是电阻比较小的，如纯银，纯铜。。。

分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间存在的电容。电感器的分布电容越小，其稳定性越好。

基于FPGA的分频器设计研究

FPGA结课论文 学院： 专业： 班级： 姓名：

目录 1、引言 (3) 2、2N分频器的设计 (3) 3、任意整数N分频器的设计 (4) 4、半整数分频器设计 (5) 5、由分频方法直接获得秒脉冲的设计方法 (6) 6、总结 (7)

基于FPGA的分频器设计 ) 1 引言 分频器是数字系统中常用来对某个给定时钟的频率进行再分频，以得到所需之各种信号频率的常用基本电路之一。广泛应用于工业控制中的变频需要，电声技术的转化等。基于FPGA 实现的分频电路一般有两种方法：一是使用FPGA 芯片内部提供的锁相环电路，如 ALTERA 提供的 PLL（Phase Locked Loop），Xilinx 提供的 DLL（Delay Locked Loop）；二是使用硬件描述语言，如VHDL、Verilog HDL 等。使用锁相环电路有许多优点，如可以实现倍频、相位偏移、占空比可调等。但 FPGA 提供的锁相环个数极为有限，不能灵活满足使用要求。而用硬件描述语言实现的分频电路消耗不多的逻辑单元就可以实现对时钟的操作，具有成本低、灵活可编程等优点。 2 2N分频器的设计 分频系数为2N的分频器的实现最简单，可采用二进制加或减法计数器的设计来实现。计数器可直接从Altera公司提供的宏功能模块LPM中调用，也可文本输入或原理图输入方式构成。以一个4bit的二进制加法计数器为例进行分析说明。 以原理图输入方式设计四位二进制加法计数器如图1所示，经编译、时序模拟后得到仿真波形如图2所示： 图1 四位二进制加法计数器

图2 四位二进制加法计数器仿真波形 从仿真波形可以看出分别由Q0、Q1、Q2、Q3得到的脉冲波形频率正是时钟信号CP的1/2、1/4、1/8和1/16。亦即分频系数是2、4、8和16。假设FPGA的CP所接石英晶体是20MHz，则不同引脚所得到的频率分别为10 MHz、5 MHz、2.5 MHz和1.25 MHz。由上讨论推广可知，N位二进制计数器输出端的每一位输出信号其占空比为50%，从低到高排列分频系数正好为21、22、23、24……。Nbit计数器可获得最高分频系数为2N。 3 任意整数N分频器的设计 在很多情况下分频系数往往是任意正整数N，比如说7、10、1999等。这时上面的方法就无法顺利达到设计要求。整数分频器则非常方便的实现任意正整数N分频，其原理就是用计数值N可调的加法计数器设计对给定输入时钟信号完成N分频。 加法计数分频电路基本工作原理是先建立一个X位二进制加法计数器，而这个计数器的大小必须符合条件2X N才可以，X为计数器的位宽，N为分频系数。当计数器在计数值为N 的瞬间，立刻复位至0。这样在最高位输出端一个周期恰好是脉冲信号的N个周期，实现了N分频的目标。 以设计一个十分频电路为例，先建立一个四位二进制计数器，位宽是4bits(计数的默认范围是0~24-1=15)，不过将把这样的计数在计数值为10的瞬间，立即复位改变成0，主要描述进程如下： …… port(clk,reset,en:in std_logic; qH:out std_logic); end counter10; architecture behavior of counter10 is signal count:std_logic_vector(3 downto 0); begin process(reset,clk) begin if reset='1' then----异步清零 count(3 downto 0)<="0000"; else if(clk'event and clk='1')then if(en='1') then----同步使能 if(count="1001") then-----计数在计数值为10的瞬间，立即复位改变成0 count<="0000"; else count<=count+1; end if; end if; end if; end if; end process; qH<=count(3);----将计数最高位作为分频器输出端口 end behavior;

分频器的设计

分频器的设计 一、课程设计目的 1.学会使用电路设计与仿真软件工具Hspice，熟练地用网表文件来描述模拟电路，并熟悉应用Hspice内部元件库。通过该实验，掌握Hspice的设计方法，加深对课程知识的感性认识，增强电路设计与综合分析能力。 2.分频器大多选用市售成品，但市场上出售的分频器良莠不齐，质量上乘者多在百元以上，非普通用户所能接受。价格在几十元以下的分频器质量难以保证，实际使用表现平庸。自制分频器可以较少的投入换取较大的收获。 二.内容 分频器-概述 分频器是指使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的电子电路。在许多电子设备中如电子钟、频率合成器等，需要各种不同频率的信号协同工作，常用的方法是以稳定度高的晶体振荡器为主振源，通过变换得到所需要的各种频率成分，分频器是一种主要变换手段。早期的分频器多为正弦分频器，随着数字集成电路的发展，脉冲分频器（又称数字分频器）逐渐取代了正弦分频器，即使在输入输出信号均为正弦波时也往往采用模数转换－数字分频－数模转换的方法来实现分频。正弦分频器除在输入信噪比低和频率极高的场合已很少使用。

分频器-作用 分频器是音箱中的“大脑”，对音质的好坏至关重要。功放输出的音乐讯号必须经过分频器中的各滤波元件处理，让各单元特定频率的讯号通过。要科学、合理、严谨地设计好音箱之分频器，才能有效地修饰喇叭单元的不同特性，优化组合，使得各单元扬长避短，淋漓尽致地发挥出各自应有的潜能，使各频段的频响变得平滑、声像相位准确，才能使高、中、低音播放出来的音乐层次分明、合拍，明朗、舒适、宽广、自然的音质效果。 在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件，而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。尤其在中、高频部分，分频电路所起到的作用就更为明显。其作用如下： 合理地分割各单元的工作频段； 合理地进行各单元功率分配； 使各单元之间具有恰当的相位关系以减少各单元在工作中出现的声干涉失真； 利用分频电路的特性以弥补单元在某频段里的声缺陷； 将各频段圆滑平顺地对接起来。 分频器-分类 1）功率分频器：位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷

基于FPGA的分频器设计

基于FPGA的分频器设计 FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑设备， 它可以在设计过程中根据需求进行编程和配置，实现不同的功能。在 FPGA中实现分频器是一个常见的应用，本文将介绍基于FPGA的分频器设计。 1.分频器的原理 分频器用于将输入信号的频率减小到所需的频率。它包含一个计数器 和一个比较器。计数器根据一个时钟信号进行计数，当达到一个预设值时，比较器会产生一个输出信号，作为分频器的输出。 在FPGA中实现分频器，首先需要选择适当的时钟源作为输入信号。FPGA通常有一个高频时钟源，我们可以利用这个时钟源生成所需的低频 信号。 3.设计步骤 （1）确定时钟源：选择一个合适的高频时钟信号作为输入信号。 （2）选择分频器类型：根据需求选择分频器的类型，常见的有可控 分频器和固定分频器。 （3）设置分频值：根据需要将输入信号的频率降低到所需的频率， 设置分频值。 （4）设置计数器：在FPGA中，使用计数器来实现分频器。根据所需 的分频值，设置计数器的初始值和比较值。 （5）设计比较器：比较器用于判断计数器是否达到比较值，如果达 到则产生一个输出信号。

（6）输出信号：比较器产生的输出信号作为分频器的输出信号，可 以将其连接到需要的模块或引脚。 4.分频器设计实例 下面以一个简单的可控分频器为例进行分频器的设计。假设需要将输 入信号的频率分频为输入频率的1/8，即输入频率为100MHz，输出频率为12.5MHz。 根据步骤，我们可以选择一个100MHz的时钟源作为输入信号。然后，设置分频值为8，计数器的初始值为0，比较值为7（8-1）。 接下来，在FPGA中使用一个8位计数器来实现分频器。计数器的输 出连接到一个8位比较器，比较器的输出即为分频器的输出信号。 最后，将输出信号连接到需要的模块或引脚，以完成分频器的设计。 5.总结 本文介绍了基于FPGA的分频器设计。分频器是将输入信号的频率降 低到所需频率的设备，可通过在FPGA中实现计数器和比较器来完成。设 计分频器的步骤包括确定时钟源、选择分频器类型、设置分频值、设置计 数器、设计比较器和输出信号。通过合理选择适当的参数和设计，可以根 据需要实现各种分频比。

DIY音响(二)-分频器制作

DIY音响(二)-分频器制作 分频器在音箱系统中的作用用“举足轻重”一词来形容一点也不过分。然而这一个非常重要的问题却又是一个极易被一般爱好者所忽视的问题。我常常见到有些DIYer到器材店去买分频器时最关心的是几分频、几阶滤波，价格几许。好一些的情况也就是挑一下与自己的单元相同的品牌，注意一下电感的线径，电容的材质，分频点是多少。至于这只分频器的设计是否合理，是否适合自己的单元却很少见到有人会去关心，这很有些“买椟还珠”的感觉。 在DIYer中还存在这样的一个看法：分频器的滤波阶数取高些好，理由是可以得到陡峭的衰减特性，因此单元之间的干扰就小。但事实上我们应该知道这样的一个常识：电抗器件（或者说是惯性元件）对通过的交流信号有相移，每一阶最大的相移量达到90度。照此计算，一个四阶滤波器最终将产生360度的相移。如此一来，高低频单元的相位就必须衔接的非常好，否则稍一错位就会出乱子，出现一系列的峰谷。然而这还不算最糟的，更糟的是由于相位变化的剧烈带来了大量的相位失真。从这个意义上说，不用滤波器最好，但并不现实。既然必须采用滤波器，就我个人的看法，滤波的阶数应该是少些好。可是如果滤波阶数太少又得不到足够的衰减率，这对单元也是一个很大的折磨，这又是一个矛盾。一般来说，解决这个矛盾采用二阶滤波还是比较合理的。理由是：（1）由于标准二阶滤波衰减斜率为12dB，在正常情况下是足以应付；（2）由于最大相移为180度，因此比较容易实现相位对接，同时相位失真也在可忍受范围。

一个设计、制作优良的分频器，应该是针对某一组单元度身定做的，没有一个放诸四海皆真理、那种万金油似的分频器。道理非常简单：每一款杨声器由于设计、制作上的差异，都有不同的特性。从声压特性、阻抗特性到相位特性都有所不同。设计一个分频器应该将这些因素综合考虑，使得各单元的优点得以充分发挥，缺点得以有效抑制，方可算得上是一个成功的设计。 我们以往设计分频器选择器件参数时比较常用的方法是采用教科书上所介绍的，根据分频点、衰减斜率进行计算得到的。从理论上来说，这样没什么错。问题在于书上所介绍的方法基于一个并不存在的条件：即所用的单元都是理想器件，这样的单元在本世纪肯定是造不出来的了，因此这样的条件无异于空中楼阁。我们目前所制造使用的单元都不是理想器件，如何解决这些问题是一个优秀的设计师所应具备的能力。而这也正是使许多“土炮友”感到困惑的地方，甚至一些业内混了很多年的“工程师”也在困惑。 单元的不理想性主要体现在两个方面，分别是单元阻抗的非线性和声幅射的非线性。阻抗的非线性体现在它的非纯阻性，它的阻抗模与阻抗角都是频率的函数（见图1）。声幅射非线性的成因主要是由于非活塞振动所造成的，因为在非活塞振动区域的声幅射是由单元上个质点幅射的合成，由于各质点振动的幅度与相位都不一样，因此合成的声压与相位也都是很复杂的频率函数（图2）。

分频器的设计

分频器的设计

首先讲一下单元： 一般情况下，我们对单元按频率会划分为超高音，高音，中高音，中音，重低音，低音，超低音超高音：負責22kHz以上的頻率 高音：負責5000Hz~22kHz頻率. 中音：負責1500~5000Hz頻率 低音：負責1500Hz以下頻率 超低音(增加)負責200Hz以下頻率 也有网友提出其他的划分标准 以A音（C调的“哆来咪法嗦啦西”的“啦”音，频率为440赫兹）为基准音，以倍频的形式向下三个八度向上五个八度，把全音域分为八个八度，一个个八度就是音响上常说的一个倍频程（1oct)。具体的划分是这样的： 55－110赫兹，110－220赫兹，220－440赫兹，440－880赫兹，880－1760赫兹，1760－3520赫兹，3520－7040赫兹，7040－14080赫兹，共八段（八个八度）。这样就很清晰的看出频段的划分了。 110赫兹以下－超低频； 110－220赫兹－低频； 220－440赫兹－中低频； 440－880赫兹－低中频； 880－1760赫兹－中频； 1760－3520赫兹－中高频； 3520－7040赫兹－高频； 7040赫兹以上－超高频。 还有两种频段划分方法 以“E”音划分 -20 次低频 20-40 极低频 40-80 低频下段 80-160 低频上段 160-320 中频下段

320-640 中频中段 640-1280 中频上段 1280-2560 高频下段 2560-5120 高频中段 5120-10240 高频上段 10240- 极高频 以“C”划分 -63 极低频 63-125 低频下段 125-250 低频上段 250-500 中频下段 500-1K 中频中段 1K-2K 中频上段 2K-4K 高频下段 4K-8K 高频上段 8K- 极高频 分频器的主要元件：电阻，电感，电容 电阻在分频器中的作用：调整灵敏度 电感：其特性是阻挡较高频率，只让较低的频率通过电容：其特性与电感刚好相反，也就是阻挡频率通过

FPGA分频器设计

《CPLD/FPGA原理及应用》 上机实验报告 姓名： 学号：20091185015 班级：2009级0901班 院系：计算机及电子系 专业：电子科学与技术 算机及电子系 2012年5月

《CPLD/FPGA原理及应用》课程上机实验报告（三）实验名称 实验时间2012年5月 16日 实验地点计算机实验室101 实验人 姓名合作者 学号20091185015 实验小组第 2 组 实验性质□验证性□设计性□综合性□应用性 实验成绩： 评阅教师签名： 一．实验目的： (1)掌握常用的EDA设计工具的使用方法； (2)熟悉软件编程环境，熟练使用QuartusⅡ软件的各项功能； (3)在软件上调用各项已编译好的Verilog语言程序，参考熟悉Verilog语言编程的格式； (4)提高学生使用开发工具进行实际电路或系统设计的能力。 二．实验内容： （1）用HDL完成10分频，占空比为50% （2）用HDL完成9分频，占空比为50% (3) 分别对上述仿真进行验证，并综合处电路图。 三．用HDL完成10分频，占空比为50% 源代码如下： module odd_division(clk,rst,count,clk_odd); input clk,rst; output clk_odd; output[3:0] count; reg clk_odd; reg[3:0] count; parameter N = 10;

always @ (posedge clk) if(! rst) begin count <= 1'b0; clk_odd <= 1'b0; end else if ( count < N/2-1) begin count <= count + 1'b1; end else begin count <= 1'b0; clk_odd <= ~clk_odd; end endmodule 激励波形： 仿真后的结果：

分频器设计 FPGA

第1章 本课题内容 1 课题目的 频率合成技术是现代通讯系统的重要组成部分，是对一个高精度和高稳定度的基准频率进行加、减、乘、除四则运算，产生具有同样稳定度和基准度的频率。分频器是数字逻辑电路设计中经常使用的一个基本电路。通常，整数分频可以很容易地用计数器或状态机来实现。但在某些场合下，时钟源与所需要的频率并不成整数关系，此时便需要采用小数分频器进行分频。 一般来说，小数分频电路可以分为半整数分频电路和非半整数分频电路两类。对于小数分频的FPGA 设计，目前广泛采用的方法是双模前置小数分频，以及一种由双模前置小数分频改进而得到的小数分频——用一个半整数分频器和一个整数分频器代替双模前置小数分频中的两个整数分频器。虽然这两种方案输出时钟的占空比误差和抖动性能方面有所差别，但其工作原理却是一致的。双模前置小数分频器在理论上可以实现任意小数分频。但在实际的电路设计中，不可能真正实现任意小数分频。小数分频器的精度受控制计数器的影响，而控制计数器的设计会受硬件资源的限制，尽管FPGA 有相当丰富的硬件资源。另外，基于FPGA 实现的双模前置小数分频器在两个整数分频时钟之间的切换点上，有时候会出现毛刺，而时钟是不应该有毛刺存在的。此时，就要结合脉冲删除技术，设计出一种可以进行任意小数分频且不会出现毛刺的小数分频方案，并通过编程实现。本文利用VHDL 硬件描述语言的设计方式，通过MAXPLUS II 开发平台，使用Altera 公司的FPGA 器件，设计并实现了一种不同占空比的任意小数分频器。 2 小数分频的基本原理 假设时钟源的频率为f 0 ，期望得到的频率为f 1 ，则其分频比X 为： X= 10f f （式1-1） 其中，X>1。 若M

用LspCAD设计分频器

用LspCAD进行分频器辅助设计 本文介绍利用LspCAD5.25版进行音箱分频器辅助设计的过程，主要以2路高级无源滤波器为例进行说明，并简单介绍2路简易无源滤波器的使用。 一、测试数据 进行分频器设计需要用到的数据分别是低音单元和高音单元的频率响应曲线以及阻抗曲线，这些数据都可以用LspCAD自带的JustLMS软件进行测量。在频率响应测量时需要注意： 1、话筒应放在高低音单元的正中（或按实际听音位置确定话筒高度）； 2、测试距离60-100cm； 3、高低音单元采用相同的补偿距离（Offset）。 测试好以后，将数据“导出”为txt文件供LspCAD使用。 测试数据：测试数据.rar (19.31 KB) 下面是低音单元的频率响应曲线和阻抗曲线，单元已装箱并加了Zobel补偿网络。Zobel 补偿网络是并联在单元上的RC串联电路，可以补偿因音圈电感而造成的高频段阻抗上升，图中可以看出补偿效果是比较理想的。因为这两个元件的作用已在测试数据中体现，因此在后面的分频器设计中不再考虑这个网络的影响。

下面是高音单元的频率响应曲线和阻抗曲线。

二、2路高级无源滤波器 新建一个2路高级无源滤波器，选并联结构。

主菜单上选“扬声器-网络1”，对应的是低音单元的数据。在弹出的窗口中输入Re、Le和有效振动半径（用于计算指向性等指标，不输入也可）。然后选择SPL数据文件和阻抗数据文件（就是用JustLMS测试后导出的频率响应文件和阻抗文件）。

同样输入“扬声器网络2”即高音单元的相关数据。 主菜单上选“分频网络-网络1”，对应的是低音单元的低通滤波线路。在弹出的窗口中点击“示意图”按钮（或从主菜单上选择“窗口”-“图表/纵览”），可以看到“图表/纵览”窗口中显示出了分频电路结构。

分频器在高频芯片中的应用与设计

分频器在高频芯片中的应用与设计 摘要：随着科学技术的不断发展，分频器作为一种电子元件，可以将输出信号的频率调节至与输入信号的频率相同的整数或小数部分，从而大幅提升了锁相环（PLL）和数字信号接收的效果。此外，还可以有效地减少功耗，使得高频电路的性能得到极大的改善，因此，已经成为当今研究的热门话题。 关键词：分频器；高频芯片；应用；设计 一、分频器的作用 分频器是一种用于降低输入信号频率的电子设备，其可以将信号分成若干个独立的周期，每个周期产生一个脉冲或波形，从而有效地降低信号的频率。 分频器被广泛应用于各种电子系统，包括以下功能和作用： 时钟分频：在数字系统中，通过使用分频器，可以有效地对高频时钟信号进行调整，使其能够更快地响应各种复杂的电路模块的需求。比如，CPU的时钟频率是计算机中最高的，但是其他部件，如内存和输入输出接口的工作速度往往就较慢，因此，需要使用分频器调整CPU的时钟频率，使其能够更好地支持其他模块。 频率合成：通过将分频器和倍频器（Multiplier）相结合，能够制造出具有特定频率的合成信号。利用把输入信号分频后，再通过倍频器实施倍频，能够实现对特定信号频率的形成。 频率测量：分频器可用作测量频率方面，利用把待测对象分频后，再计数单位时间里脉冲的数量，可以获得待测对象的频率。该技术在科学研究、工具和通讯领域都发挥着重要作用。 信号处理：分频器可用作信号分析处理方面，在将输入信号分频后，能够完成对信号的取样、滤波和调制等操作处理。

总的来说，通过使用分频器，可以有效地将输入信号从高频转换为更加稳定、精确的、较低的频率，在时钟分析、频谱合成、频谱测量以及信号处理中都得到 了广泛应用。 二、分频器的应用场景 分频器可用作各种通信传输，如Wi-Fi、蓝牙连接、GPS、无线通信等，实现 信号分析处理、滤波、解调等作用。 通过使用分频器，可以有效地控制显示器的分辨率和帧率，大幅提升显示器 的性能和视觉效果。 通过使用分频器，可以对多种音频信号进行调整，包括频率、滤波和分离， 并且还能够实现多声道的音频编码。 三、分频器的原理与优势 分频器的原理：通过利用共振和滤波电路，分频器可以将变频信号降低到一 个可接受的频率范围，从而实现信号的有效分离和有效滤波。 分频器是一种用作将变频信号分为数个频段的电子部件，其作用和应用环境 非常广泛，有着空间利用率高、成本较低、体型小、能耗低、性能稳定等优点， 能够很好地减少电路复杂性，提升系统稳定性。 四、常用分频芯片 分频芯片是一种关键的元件，可以有效地将复杂的电路和系统的输入信号转 换为更加精确的、更高效的输出信号。分频芯片已经被广泛应用于各个行业，例 如无线通讯、音频和数字电路。下面将介绍几种应用比较广泛的分频芯片。 1、PLL芯片 PLL（Phase-Locked Loop）可以有效地实现对时钟信号的分频和倍频。PLL 芯片能够将外部输入的时钟信号与内部参考信号进行比较，利用反馈控制技术，

基于Verilog的分频器设计

分频器是指使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的电子电路。在许多电子设备中如电子钟、频率合成器等，需要各种不同频率的信号协同工作，常用的方法是以稳定度高的晶体振荡器为主振源，通过变换得到所需要的各种频率成分，分频器是一种主要变换手段。早期的分频器多为正弦分频器，随着数字集成电路的发展，脉冲分频器（又称数字分频器）逐渐取代了正弦分频器。下面以Verilog HDL?语言为基础介绍占空比为50%的分频器。 1?偶分频 偶分频比较简单，假设为N分频，只需计数到N/2－1，然后时钟翻转、计数清零，如此循环就可以得到N（偶）分频。代码如下。 module fp_even(clk_out,clk_in,rst); output clk_out; input clk_in; input rst; reg [1:0] cnt; reg clk_out; parameter N=6; always @ (posedge clk_in or negedge rst) begin if(!rst) ???????begin ??????????????cnt <= 0; ??????????????clk_out <= 0; ???????end else begin ????????if(cnt==N/2-1) ??????????????begin clk_out <= !clk_out; cnt<=0; end ????????else ??????????????cnt <= cnt + 1; ????????end

endmodule 可以通过改变参量N的值和计数变量cnt的位宽实现任意偶分频。 偶分频（N＝6）的RTL原理图： 偶分频（N＝6）的行为仿真结果： 2?奇分频 ?实现奇数（N）分频，分别用上升沿计数到（N-1)/2，再计数到N-1；用下降沿计数到（N-1)/2，再计数到N-1，得到两个波形，然后把它们相或即可得到N分频。代码如下： module fp_odd(clk_out,clk_p,clk_n,clk_in,rst); output clk_out; output clk_p,clk_n; input clk_in,rst; reg [2:0] cnt_p,cnt_n; reg clk_p,clk_n; parameter N=5; always @ (posedge clk_in or negedge rst) begin ???????if(!rst)?????cnt_p <= 0; ???????else??if(cnt_p==N-1)????cnt_p <=0; ????????????????else cnt_p <= cnt_p + 1; end always @ (posedge clk_in or negedge rst) begin ????if(!rst) clk_p <= 0; ????else if(cnt_p==(N-1)/2) ???????????????clk_p <= !clk_p; ???????else if(cnt_p==N-1) ???????????????clk_p <= !clk_p; end always @ (negedge clk_in or negedge rst)

vivado设计实例

vivado设计实例 Vivado设计实例 一、时钟分频器设计实例 时钟分频器在数字电路设计中起到非常重要的作用，它可以将一个高频时钟信号分频为任意低频时钟信号。在Vivado中，实现一个时钟分频器非常简单。首先，我们需要创建一个新的工程，并添加时钟分频器的IP核。然后，在IP核配置界面中，设置分频比和时钟输入输出端口。最后，生成Bitstream文件并下载到目标FPGA芯片中即可。 二、状态机设计实例 状态机是一种常见的电路设计模块，它根据输入信号的变化来改变其内部状态和输出信号。在Vivado中，实现一个状态机可以通过HDL语言（如Verilog或VHDL）编写代码来实现。首先，我们需要创建一个新的工程，并添加设计文件。然后，在设计文件中编写状态机的逻辑代码，并将其综合为门级电路。最后，生成Bitstream 文件并下载到目标FPGA芯片中即可。 三、数字信号处理设计实例 数字信号处理（DSP）在通信、音频、视频等领域有着广泛的应用。在Vivado中，实现一个简单的数字信号处理模块可以通过使用FIR

滤波器来实现。首先，我们需要创建一个新的工程，并添加FIR滤波器的IP核。然后，在IP核配置界面中，设置滤波器的参数和输入输出端口。最后，生成Bitstream文件并下载到目标FPGA芯片中即可。 四、图像处理设计实例 图像处理在计算机视觉、图像识别等领域有着广泛的应用。在Vivado中，实现一个简单的图像处理模块可以通过使用图像卷积来实现。首先，我们需要创建一个新的工程，并添加图像卷积的IP核。然后，在IP核配置界面中，设置卷积核的参数和输入输出端口。最后，生成Bitstream文件并下载到目标FPGA芯片中即可。 五、高级通信接口设计实例 高级通信接口（如PCIe、Ethernet等）在计算机系统中起到连接和传输数据的重要作用。在Vivado中，实现一个高级通信接口可以通过使用相应的IP核来实现。首先，我们需要创建一个新的工程，并添加所需的IP核。然后，在IP核配置界面中，设置接口的参数和输入输出端口。最后，生成Bitstream文件并下载到目标FPGA芯片中即可。 本文介绍了几个常见的Vivado设计实例，包括时钟分频器、状态机、数字信号处理、图像处理和高级通信接口。通过这些实例，我们可以了解到Vivado的强大功能和灵活性，以及如何利用Vivado快速

分频器设计

分频器设计 1 偶数分频 偶数分频器的实现非常简单，通过计数器计数就完全可以实现。如进行N倍偶数分频，就可以通过由待分频的时钟触发计数器计数，当计数器从0计数到N／2-1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，以使下一个时钟从零开始计数。以此循环，就可以实现任意的偶数分频。这里以二分频为例，程序如下： module div_2( clk_in, rst, clk_out ); input clk_in; input rst; output clk_out; reg clk_out; always @(posedge clk_in or negedge rst) begin if(!rst) clk_out<=0; else clk_out<=~clk_out; end endmodule testbench程序如下： `timescale 1ns/1ns module div_2_top; reg clk_in; reg rst; initial begin clk_in=1; rst=1; #1000 rst=0;

#1000 rst=1; end always #200 clk_in=~clk_in; div_2 d1( .clk_in(clk_in), .rst(rst), .clk_out(clk_out) ); endmodule 仿真波形图如下图所示： 2 奇数分频 对于实现占空比为50％的N倍奇数分频，首先要进行上升沿触发以进行模N计数，计数选定到某一个值再进行输出时钟翻转，然后过(N-1)／2再次进行翻转，就可得到一个占空比非50％的奇数n分频时钟。再同时进行下降沿触发的模N计数，当其到达与上升沿触发输出时钟翻转选定值相同时，再进行输出时钟翻转，同样，经过(N-1)／2时，输出时钟再次翻转以生成占空比非50％的奇数n分频时钟。将这两个占空比非50％的n分频时钟相或运算，就可以得到占空比为50％的奇数n分频时钟。下面我们实现占空比为50％的五分频，流程图和程序如下： module div_5(clk,K_OR,K1,K2); input clk; output K_OR,K1,K2; reg[2:0] C1,C2; reg M1,M2; initial begin C1=0; C2=0; M1=0; M2=0; end always @(posedge clk) begin if (C1==4) C1<=0; else C1<=C1+1;

课程设计—分频器的制作

电子技术课程设计报告 学院： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成时间： 成绩： 分频器的制作设计报告一. 设计要求

把1000HZ的信号分成500Hz，100Hz的信号，用拨动开关控制。 发挥部分：1、200Hz信号的产生 2、倍频信号的产生。 二. 设计的作用、目的 1、掌握运用中规模集成芯片设计分频器的方法。 2、掌握使用与非门、555单稳态产生倍频信号的方法。 三.设计的具体实现 1、单元电路设计(或仿真)与分析 1、分频信号的产生： 电路图如下74ls192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有异步清零等功能。 在此电路中，计数器处于加计数状态，输入脉冲1000Hz由5脚输入，用清零法组成进制可变的计数器，并通过单刀双掷开关控制。 仿真结果图如下：

①当开关拨到1档时，上面频率计数器计输入信号频率为1000Hz，下面频率计数器计数频率为500Hz信号。 ②当开关拨到2档时，上面频率计数器计输入信号频率为1000Hz，下面输出频率计数器显示100Hz信号。

2、200Hz信号的产生： 电路图如下74ls192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有异步清零等功能。 仿真结果图如下： 在此电路中，计数器处于加计数状态，输入脉冲1000Hz由5脚输入，用清零法组成进制可变的计数器，2脚即输出200Hz信号。

2、倍频信号的产生： 倍频信号原理图如下，输入信号由最左端输入方波（频率大于1000Hz并且峰峰值大于3v小于5v效果好）其中第一个与非门连接成非门使用，起着对输入信号倒相的作用。这样，当有一个方波脉冲信号输入时，由C1、R1组成的微分电路将在脉冲信号的前沿产生一个正向微分脉冲信号，同时在方波下降沿处产生负向脉冲，另一路经过反相后，C2、R2微分电路产生负向脉冲（另一路产生正向脉冲同时）和负向脉冲，经过二极管滤除正向脉冲作为555单稳态的2脚触发端输入信号，而555单稳态3脚输出倍频后的方波。 仿真结果图如下：

二阶二分频器的设计

任务及要求：二阶二分频器，分频点为3000㎐，输入信号频 率为20~20000㎐，负载电阻取8.2Ω，在频点 与负载并联的感抗或容抗应不小于负载阻抗的 5倍。 实施要求：先根据任务构建电路，然后利用仿真软件利用 有效的方法确定元件参数 报告格式：1.项目符号采用阿拉伯数字，分别按目的、原 理、步骤、结果，以及后附本实习的体会。 2.字体、字号、行距及页面设置均应与所给模 板一致。 成绩平定：本实习成绩将由报告成绩和平时成绩按一定比 例综合而定。 成绩 评阅教师意见

2011年7月20日 二阶二分频器的设计 要求：分频点为界，将频率为20―20000Z H信号分为两段；负载电阻取8.2Ω，在频点与负载并联的电抗抗应不小于负载阻抗的5倍。 1 目的 1、学习multisim软件 2、对不同频率的分频的方法 2 原理 3000㎐、3000―20000㎐两个频段，则需要截 止频率都为3000㎐的一个高通滤波器和一个低 通滤波器。根据二阶滤波器的基本结构，题目 要求的二分频器的结构如右图所示。高通滤波 器将信号中的高频段信号传送给高频段负载， 低通滤波器将低频段信号送给低频段负载。根 据题目要求，首先确定L1、C2的参数，然后， 在A、B两端加入定幅变频信号，依负载端测得的幅频特性，调整C1、L2的参数，使其满足题目要求的分频特性。 3 步骤 （1）建立电路

C1 V1RH L1 L2 RL C2 （2）分析调整参数

1、在电路图中RH=8.2Ω,RL=8.2Ω由负载并联的电抗抗应不小于负载阻抗的5倍，算得 L1=2.175mh,C2=1.28uF。 2、在Multisim软件里：利用仿真—分析—交流小信号分析，并将频率参数中的开始频率设为20 Hz终止频率设为20KHz。输出里的分析变量设为V(RH)和V(RL)，点击仿真，观察仿真图形，记下两条线的交点对应的横坐标频率。 3、若频率不等于3000Hz，就适当调节C1和L2的值，再仿真，直至交点对应的频率等于3000 Hz或接近3000 Hz为止。 4、记录数据，填写表格。 4 结果

解析三分频扬声器系统分频器设计

解析三分频扬声器系统分频器设计

三分频音箱 三分频音箱一般分为三个单元以上的音箱，其中有高音单元，中音单元和低音单元，箱体内部有分频器，对应着高中低等单元进行分频，一般这种音箱在HI-FI级别常见，由于针对不同单元的频率特性对其进行分频会使音乐中更加富有层次感，还有两分频音箱这种音响比较常见，它们是有两个单元以上，高音单元和中低音单元组成，分频器中高频不变但中频和低频是在一起的送给中低音扬声器，由于中低音是混在一起的为了表现低音扬声器必须要有一定的振幅所以在表现中音时会比三分频逊色。 三分频扬声器系统分频器设计 1.三分频器概述 扬声器系统的分频器分为前级分频和功率分频2类。前级分频是前级电路中由电子元件产生的分频，再由各自的功放分别驱动高﹑中﹑低音扬声器系统，如图（1b）所示，属于小信号有源分频。而功率分频则是由电感、电容、电阻元件构成的位于功放与扬声器之间的无源分频电路，如图（1a）所示。

采用功率分频的扬声器系统结构简单、成本低，而且又能获得很高的放音质量，因而在现代高保真放音系统中应用最为普遍。其性能的好坏与扬声器的各项指标以及分频电路、电感元件的性能、精度有密不可分的关系，精确计算电感参数便是成功的关键。 2.对分频器电路、元件的要求 （1）电路中电感元件直流电阻、电感值误差越小越好。而且为使频响曲线平坦最好使用空心电感。 （2）电路中电容元件损耗尽可能小。最好使用音频专用金属化聚丙烯电容。 （3）使各扬声器单元分配到较平坦的信号功率，且起到保护高频扬声器的作用。 （4）各频道分频组合传输功率特性应满足图2 所示特性曲线的要求（P0 为最大值，P1 为对应分频点f1、f2 的值）。分频点处的功率与功率最大值之间幅度应满足P1 （=0.3～0.5）P0 的范围。 （5）整个频段内损耗平坦，基本不出现“高峰”和“深谷”。

小数分频器的verilog-hdl设计

频率合成技术是现代通讯系统的重要组成部分,他将一个高稳定和高准确度的基准频率,经过四则运算,产生同样稳定度和基准度的频率。分频器是集成电路中最基础也是最常用的电路。整数分频器的实现比较简单,可采用标准的计数器或可编程逻辑器件设计实现。但在某些场合下,时钟源与所需的频率不成整数倍关系,此时可采用小数分频器进行分频。本文利用veriloghdl硬件描述语言的设计方式,通过modelsimse开发软件进行仿真,设计基于fpga的双模前置小数分频器。随着超大规模集成电路的发展,利用fpga小数分频合成技术解决了单环数字频率合成器中高鉴相频率与小频间隔之间的矛盾。 1双模前置小数分频原理 小数分频器的实现方法很多,但其基本原理一样,即在若干个分频周期中采取某种方法使某几个周期多计或少计一个数,从而在整个计数周期的总体平均意义上获得一个小数分频比,设要进行分频比为k的小数分频,k可表示为： 式中：n,n,x均为正整数;n为到x的位数,即k有n位小数。另一方面,分频比又可以写成： 式中：m为分频器输入脉冲数;p为输出脉冲数。 令p=10n,则： 以上是小数分频器的一种实现方法,即在进行10n次n分频时,设法多输入x个脉冲。 2电路组成 每个周期分频n+10-n.x,其电路双模前置小数分频器电路由÷n/n+1双模分频器、控制计数器和控制逻辑3部分组成。当a点电平为1时,进行÷n分频;当a点电平为0时进行÷n+1分频。适当设计控制逻辑,使在10n个分频周期中分频器有x次进行÷n+1分频,这样,当从fo输出10n个脉冲时,在fi处输入了 x.(n+1)+(10n-x).n个脉冲,也就是10n.n+x个脉冲,其原理如图1所示。 3小数分频器的verilog-hdl设计

分频器的设计

学号: 课程设计 题目分频信号发生器的分析与设计 学院自动化学院 专业电气工程及自动化 班级 姓名 指导教师

月日 课程设计任务书 学生:专业班级: 题目:分频信号发生器的分析与设计 要求完成的主要任务:〔包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求〕 1. 设:有一输入方波信号f0〔<1MHz〕。要求输出信号:f1=f0/N，N通过键盘输入。 2. 画出简要的硬件原理图，编写程序。 3. 撰写课程设计说明书。容包括:摘要、目录、正文、参考文献、附录〔程序清单〕。正文局部包括:设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明〔软件思想，流程，源程序设计及说明等〕、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。 时间安排: 12月26日----- 12月28 日查阅资料及方案设计 12月29日----- 01 月0 2日编程 01月03日-----0 1月07 日调试程序 01月08日----- 01月09日撰写课程设计报告

. - 指导教师签名: 年月日 系主任〔或责任教师〕签名: 年月日 目录 1设计任务及要求1 1.1设计任务1 1.2设计要求1 2.分频信号发生器原理2 2.1系统原理框图的设计2 2.2分频器原理说明3 3.系统方案设计与论证3 3.1方案一:基于51单片机的分频器设计3 3.1.1 51单片机最小系统设计3 3.2方案二:基于8086CPU的分频器的设计6 3.2.1 8086CPU简介6 3.2.2 8255并行I/O 芯片8 3.2.3 8253计数器8 3.3方案比较与选择10 4．软件设计11 4.1 软件流程图11 4.2源程序11 总结体会16 参考文献17