基于FPGA的數(shù)字磁通門(mén)傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

相敏整流器由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器．Mdfr將輸入u(n)轉(zhuǎn)換成補(bǔ)碼形式。輸出v(n)是輸入u(n)或者其補(bǔ)碼，由基準(zhǔn)h(n)當(dāng)前的值決定。實(shí)際上，電路的功能等價(jià)于將u(n)和在1和-1間交替變化的數(shù)列相乘，也就是說(shuō)，v(n)是u(n)以h(n)為基準(zhǔn)相敏整流的結(jié)果。
基準(zhǔn)發(fā)生器Nrm為相敏整流器提供基準(zhǔn)h(n)。對(duì)50 MHz時(shí)鐘進(jìn)行分頻，產(chǎn)生與二次諧波磁通門(mén)信號(hào)同頻率，即6．103 MHz的方波，通過(guò)控制信號(hào)Ctlr調(diào)整相位，使基準(zhǔn)的相位和二次諧波磁通門(mén)信號(hào)的相位對(duì)其相敏整流的效率最大化。
低通濾波器Sinc_Fltr是N點(diǎn)sine濾波器的FIR形式，傳輸函數(shù)是：

信號(hào)流圖如圖3所示。

由于二次諧波磁通門(mén)信號(hào)一個(gè)周期采樣128點(diǎn)，因此N=128；按照?qǐng)D3所示的信號(hào)流圖，128點(diǎn)sinc濾波器由127個(gè)加法器和128個(gè)寄存器組成。為防止溢出，加法器和寄存器寬度為16+log2 8=24位，最后一級(jí)輸出的高16位作為濾波器的輸出。實(shí)現(xiàn)了低通濾波的功能。

積分放大由積分器Intgtr實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)如圖4所示。為防止溢出，采用32位的加法器和寄存器。加法器的一個(gè)輸入端是低通濾波器的輸出，另一個(gè)是累加和。在閉環(huán)系統(tǒng)中，積分器輸出的低16位是反映被測(cè)磁場(chǎng)大小的數(shù)字量。