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Piecewise算法计算超越函数及其FPGA实现 被引量:1
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作者 杨阳 王永纲 都军伟 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期755-758,770,共5页
使用分段逼近(piecewise approximation)算法计算超越函数,以神经网络中最常用的双曲正切型(tanh)传输函数为例来分析逼近精度同分段数、有限字长之间的关系,并给出如何最优地选取分段数和字长来达到所需的精度。还在FPGA上硬件实现了基... 使用分段逼近(piecewise approximation)算法计算超越函数,以神经网络中最常用的双曲正切型(tanh)传输函数为例来分析逼近精度同分段数、有限字长之间的关系,并给出如何最优地选取分段数和字长来达到所需的精度。还在FPGA上硬件实现了基于piecewise算法来计算tanh函数,并且比较了几种piecewise approximation算法以及其它常见硬件算法(如CORDIC,Look-up table)的资源消耗和速度。 展开更多
关键词 piecewise tanh fpga
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基于FPGA的分段近似双边滤波算法设计与实现
2
作者 刘诗瑜 赵夏冬 +3 位作者 温盼 陈龙龙 李喜峰 张建华 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1341-1349,共9页
为了增强图像显示的质量以及减少基于现场可编程逻辑器件(FPGA)双边滤波算法中硬件资源的消耗,设计了一种分段近似的双边滤波算法。通过分段近似计算减少了双边滤波中值域的存储容量以及输出的数据位宽,从而降低了计算复杂度和硬件资源... 为了增强图像显示的质量以及减少基于现场可编程逻辑器件(FPGA)双边滤波算法中硬件资源的消耗,设计了一种分段近似的双边滤波算法。通过分段近似计算减少了双边滤波中值域的存储容量以及输出的数据位宽,从而降低了计算复杂度和硬件资源消耗。在Zynq-7000和Sparten-7的FPGA平台上实现了分段近似的双边滤波算法,研究了不同高斯噪声及在其最佳的值域标准差下的滤波和边缘保持性能。结果表明,本文算法在性能上与传统的双边滤波算法相当,并且与传统的双边滤波算法相比,其查找表(LUT)和数字信号处理模块(DSP)的使用量减少了9.9%和71.1%,且功耗仅为0.128 W。本文算法适合用于硬件资源有限的图像滤波应用场景。 展开更多
关键词 图像处理 双边滤波算法 fpga 分段近似
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超越函数FPGA计算的最佳等距分段线性逼近方法 被引量:19
3
作者 王少军 张启荣 +1 位作者 彭宇 彭喜元 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1209-1216,共8页
针对FPGA中计算超越函数时所采用的分段线性逼近法对计算精度及资源占用存在直接影响的问题,提出一种最佳等距分段线性逼近计算方法。该方法通过优化分段方法缩减查找表,可以在可控计算精度条件下减少计算资源消耗。利用Xilinx Virtex-... 针对FPGA中计算超越函数时所采用的分段线性逼近法对计算精度及资源占用存在直接影响的问题,提出一种最佳等距分段线性逼近计算方法。该方法通过优化分段方法缩减查找表,可以在可控计算精度条件下减少计算资源消耗。利用Xilinx Virtex-5实现IP核设计后,分别采用指数函数、双曲正切函数、对数S型函数的计算进行了实验研究。实验结果表明:相对于CORDIC算法、区间等分分段线性逼近法等常规的超越函数FPGA计算方法,新方法在精度可控前提下,能够有效减少硬件资源消耗,并提高计算效率。 展开更多
关键词 最佳等距分段线性逼近算法 超越函数 fpga
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Sigmoid函数的分段非线性拟合法及其FPGA实现 被引量:14
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作者 宋宇鲲 高晓航 +1 位作者 张多利 杜高明 《电子技术应用》 北大核心 2017年第8期49-51,共3页
使用分段非线性逼近算法计算超越函数,以神经网络中应用最为广泛的Sigmoid函数为例,结合函数自身对称的性质及其导数不均匀的特点提出合理的分段方法,给出分段方式同逼近多项式阶数对逼近结果精度的影响。完成算法在FPGA上的硬件实现,... 使用分段非线性逼近算法计算超越函数,以神经网络中应用最为广泛的Sigmoid函数为例,结合函数自身对称的性质及其导数不均匀的特点提出合理的分段方法,给出分段方式同逼近多项式阶数对逼近结果精度的影响。完成算法在FPGA上的硬件实现,给出一种使用三阶多项式处理Sigmoid函数的拟合结果及流水线架构,处理精度达到10-5数量级,最大频率达到127.327 MHz,满足了高速、高精度的处理要求。 展开更多
关键词 分段非线性逼近法 SIGMOID函数 fpga
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基于FPGA的特定谐波消除法数字实现 被引量:8
5
作者 伍小杰 符晓 +2 位作者 赵冰洁 戴鹏 朱洪顺 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期67-70,共4页
提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的特定谐波消除算法(SHEPWM)全数字实现方案。首先,利用计算机辅助设计软件,离线计算稳态时消除特定次谐波的开关角,并得到0.055~1.155范围内的调制度与开关角的关系曲线。采用3次多项式对调制... 提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的特定谐波消除算法(SHEPWM)全数字实现方案。首先,利用计算机辅助设计软件,离线计算稳态时消除特定次谐波的开关角,并得到0.055~1.155范围内的调制度与开关角的关系曲线。采用3次多项式对调制度-开关角曲线进行分段线性拟合,计算出拟合系数,并将其存入FPGA的逻辑单元中。在矢量控制中,通过控制环得到参考电压矢量的幅值与相位,由幅值与直流母线电压计算调制度,并通过拟合系数实时计算出开关角,判断参考电压矢量相位所处的开关角区间,并输出相应的开关状态。实验结果证明了方案的有效性。 展开更多
关键词 PWM fpga 分段线性技术 拟合 调制 谐波分析
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彩色图像的FPGA实时增强系统实现 被引量:5
6
作者 赵建 赵凡 曲锋 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期629-636,共8页
为了对彩色图像进行实时增强,本文提出了采用基于插值的分段拉伸算法。首先将彩色RGB图像转换为HSV空间,在该空间,对图像直方图进行基于差值的分段拉伸处理,以达到对图像增强的目的。经过该方法增强后的图像,细节信息更加丰富,图像的清... 为了对彩色图像进行实时增强,本文提出了采用基于插值的分段拉伸算法。首先将彩色RGB图像转换为HSV空间,在该空间,对图像直方图进行基于差值的分段拉伸处理,以达到对图像增强的目的。经过该方法增强后的图像,细节信息更加丰富,图像的清晰度得到了改善,图像的视觉质量也得到了明显提高。经过该算法增强后图像的灰度平均梯度值为直方图均衡化算法的1.95倍。应用现场可编程门阵列(FPGA)为中央处理器,通过并行处理结构及流水线技术,完成图像空间的转换和图像的实时增强算法,简化了系统设计,使处理系统硬件更加紧凑,运行更加可靠。给出了系统主要功能模块的实现方法,经现场调试,可完成每秒30帧×1 024×1 024×24bit数据的处理,与直方图均衡化等传统图像增强算法相比,该算法计算时间缩短了0.807ms。该系统具有集成度高、图像处理速度快和实时性强等特点。 展开更多
关键词 彩色图像增强 分段拉伸 fpga
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神经网络激活函数及其导数的FPGA实现 被引量:13
7
作者 张智明 张仁杰 《现代电子技术》 2008年第18期139-142,共4页
神经元的激活函数是神经网络的重要组成部分。采用折线斜率为2的次幂的分段线性逼近方法实现激活函数(sigmoid函数)及其导数的映射。该方法在FPGA实现时不需要使用硬件乘法器,而且可以节约大量的RAM单元。由于神经网络的并行计算需要消... 神经元的激活函数是神经网络的重要组成部分。采用折线斜率为2的次幂的分段线性逼近方法实现激活函数(sigmoid函数)及其导数的映射。该方法在FPGA实现时不需要使用硬件乘法器,而且可以节约大量的RAM单元。由于神经网络的并行计算需要消耗大量的硬件乘法器和RAM,因此,与其他方法相比,该方法为整个神经网络的FPGA实现有效地节省了大量宝贵的FPGA资源,可以较好地应用在BP神经网络的在线训练中。 展开更多
关键词 神经网络 SIGMOID函数 分段线性逼近 fpga
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超导量子计算Z门波形实时生成方法
8
作者 于航 刘尉悦 《无线通信技术》 2024年第1期5-10,共6页
针对现阶段超导量子计算机中控制波形生成速度不满足未来实时反馈系统要求的问题,文中设计一种实时的Z量子门控制波形生成电路,并对其中的高斯误差函数提出一种分段拟合和查找表相结合的硬件实现方法。相比于传统方法,该方法在满足速度... 针对现阶段超导量子计算机中控制波形生成速度不满足未来实时反馈系统要求的问题,文中设计一种实时的Z量子门控制波形生成电路,并对其中的高斯误差函数提出一种分段拟合和查找表相结合的硬件实现方法。相比于传统方法,该方法在满足速度、精度要求的情况下,能够有效减少资源消耗。在Xilinx公司ZYNQ7000系列FPGA(可编程逻辑门阵列,Field Programmable Gate Array)上完成Z量子门控制波形电路的硬件实现和性能测试。结果表明文中设计的电路能够在5微秒时间内生成Z量子门控制波形,满足未来超导量子计算实时反馈系统的要求。 展开更多
关键词 超导量子计算 fpga 波形生成 高斯误差函数 分段拟合
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基于FPGA的基底核神经网络的实现 被引量:2
9
作者 孙凡 李会艳 +1 位作者 刘斌 段海龙 《天津职业技术师范大学学报》 2017年第4期6-11,共6页
提出一种基于FPGA的基底核神经网络的实现方法。采用分段线性逼近法对原始的Izhikevich神经元数学模型进行处理,根据突触耦合原理运用DSP Builder和Simulink搭建基底核神经网络模型并进行软件仿真,运用Quarstus Ⅱ将搭建的基底核神经元... 提出一种基于FPGA的基底核神经网络的实现方法。采用分段线性逼近法对原始的Izhikevich神经元数学模型进行处理,根据突触耦合原理运用DSP Builder和Simulink搭建基底核神经网络模型并进行软件仿真,运用Quarstus Ⅱ将搭建的基底核神经元网络模型下载到FPGA神经元仿真平台中并对其生物动力学放电特性进行分析。结果表明:采用分段线性逼近法完全能够实现Izhikevich神经元模型的放电特性,并且相对于原始方法节约了大量的逻辑资源;采用FPGA神经元仿真平台能够再现基底核神经网络的生物动力学特性,能够应用于大规模神经元网络的生物动力学特性研究。 展开更多
关键词 fpga 基底核 神经元网络 分段线性逼近法 突触电流
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基于FPGA的卷积神经网络Softmax层实现 被引量:16
10
作者 李理 应三丛 《现代计算机(中旬刊)》 2017年第9期21-24,共4页
FPGA能够充分发挥卷积神经网络的并行特性,并在小尺寸、低功耗的条件下,实现卷积神经网络的运算,是人工智能研究和发展的新方向。其中,Softmax层函数是神经网络的输出层函数,主要用于神经网络的最后一层。首先简要介绍Softmax层函数,分... FPGA能够充分发挥卷积神经网络的并行特性,并在小尺寸、低功耗的条件下,实现卷积神经网络的运算,是人工智能研究和发展的新方向。其中,Softmax层函数是神经网络的输出层函数,主要用于神经网络的最后一层。首先简要介绍Softmax层函数,分析几种实现函数的方案,然后采用分段拟合的方法在MATLAB上对Softmax层函数进行逼近,对数据进行量化和分析,在FPGA平台用硬件描述语言实现Softmax层函数,并通过Vivado进行仿真,结果表明误差可以控制在较小数量级。 展开更多
关键词 神经网络 fpga Softmax 分段拟合
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基于分段多项式近似的DDFS研究及FPGA实现 被引量:2
11
作者 韩潇 曾立 +1 位作者 占丰 陈昱 《电子技术应用》 2018年第3期22-25,30,共5页
提出一种直接数字频率合成器(DDFS)的设计方法,采用分段多项式近似的算法模型代替传统的查找表方式,实现相位至余弦幅度的映射。选择拟合余弦函数均方误差最小的两段四阶偶次幂多项式,使在合成信号的无杂散动态范围(SFDR)达到最大(94.98... 提出一种直接数字频率合成器(DDFS)的设计方法,采用分段多项式近似的算法模型代替传统的查找表方式,实现相位至余弦幅度的映射。选择拟合余弦函数均方误差最小的两段四阶偶次幂多项式,使在合成信号的无杂散动态范围(SFDR)达到最大(94.98 dBc)。然后基于FPGA实现了相幅映射为14位输入位宽结构的DDFS,对实现该方法定点量化的数字系统进行了分析和优化,结果表明,量化后的DDFS输出信号幅度的绝对误差小于2.6×10^(-4),SFDR约93 dBc,接近理论上的SFDR上界。该研究工作为下一代天基感应式磁力仪的高精度在轨定标信号源提供一种可能的新方法。 展开更多
关键词 直接数字频率合成器 分段多项式近似 无杂散动态范围 fpga
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基于变论域模糊控制算法的仿真与FPGA优化实现 被引量:2
12
作者 林前进 杨波 +2 位作者 余跃 王成明 蔡彬 《上海航天(中英文)》 CSCD 2020年第6期98-106,共9页
针对单力臂模型的复杂动力学行为,设计了一种不依赖于被控对象的精确数学模型的变论域模糊控制器。在闭环系统中,角位移量的跟踪偏差和其变化率作为系统输入,并将控制器的初始论域设为[-3,3],其值可通过伸缩因子来调节。基于Matlab软件... 针对单力臂模型的复杂动力学行为,设计了一种不依赖于被控对象的精确数学模型的变论域模糊控制器。在闭环系统中,角位移量的跟踪偏差和其变化率作为系统输入,并将控制器的初始论域设为[-3,3],其值可通过伸缩因子来调节。基于Matlab软件仿真,验证单力臂模型对预期指令的跟踪性能。另外,基于现场可编程门列阵(FPGA)硬件,采用移位操作和分段线性化两种方法对控制器进行优化。由此,无乘法器和片上内存零占用的设计结构显著降低了硬件资源负担。实验结果表明:本文所提变论域模糊闭环控制方法在精确度(低于0.02)、自适应性以及实时性等方面性能较优越,具有一定工程应用价值。 展开更多
关键词 变论域 模糊控制 现场可编程门阵列(fpga) 单力臂 分段线性化 硬件资源
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基于DSP Builder的双曲正切函数的FPGA实现
13
作者 殷凡姣 顾强 +2 位作者 李美蓉 高超 侯林源 《电子质量》 2015年第8期66-70,共5页
为了保证双曲正切函数在FPGA上实现时能够获得较高的精度和较快的速度,并且消耗较少的资源,在分析现有实现方法优缺点的基础上,提出了分段逼近线性近似法。首先,在理论上,分析了该方法所能达到的精度,给出了数据的定点表示方法。然后,通... 为了保证双曲正切函数在FPGA上实现时能够获得较高的精度和较快的速度,并且消耗较少的资源,在分析现有实现方法优缺点的基础上,提出了分段逼近线性近似法。首先,在理论上,分析了该方法所能达到的精度,给出了数据的定点表示方法。然后,通过Altera公司的系统级数字信号处理,开发工具DSP Builder搭建系统模型并转换得到相应的VHDL代码。最后,通过Modelsim进行时序仿真,验证了该方法的正确性和可行性。结果表明,该方法仅占用芯片EP4CE10F17C8L约1%的逻辑资源,完成一次运算仅需9.88ns,近似计算的最大绝对误差为4e-6。 展开更多
关键词 双曲正切函数 分段逼近线性近似 DSP BUILDER fpga
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基于FPGA的NLFM信号参数化产生方法
14
作者 杨阳 沈洋 +1 位作者 王静娇 刁志龙 《雷达与对抗》 2021年第4期36-39,共4页
首先介绍分段线性逼近的原理,在等分法的基础上提出了两种改良算法,并对其逼近误差进行了评估。随后阐述了基于FPGA的实现流程,分别以基于正弦和正切NLFM信号的实际脉压效果为标准对算法进行了考察。结果表明虽然单调法在逼近误差上并... 首先介绍分段线性逼近的原理,在等分法的基础上提出了两种改良算法,并对其逼近误差进行了评估。随后阐述了基于FPGA的实现流程,分别以基于正弦和正切NLFM信号的实际脉压效果为标准对算法进行了考察。结果表明虽然单调法在逼近误差上并无明显优势,但规避了旁瓣畸变的问题,分段数为31时已与理论脉压结果几乎一致,能够在仅消耗少量查找表资源的情况下实时产生NLFM信号。 展开更多
关键词 fpga NLFM 参数化 分段线性逼近 脉冲压缩
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基于FPGA的Gaussian传输函数实现
15
作者 朱智云 《数字技术与应用》 2019年第12期124-126,共3页
Gaussian函数作为RBF神经网络常用的激活函数,在FPGA上实现Gaussian函数,有利于提高神经网络的运算速度。本文简要介绍了Gaussian函数模型,并基于FPGA平台,分析了几种实现复杂函数的方案,最终采用分段拟合的方法对Gaussian函数进行逼近... Gaussian函数作为RBF神经网络常用的激活函数,在FPGA上实现Gaussian函数,有利于提高神经网络的运算速度。本文简要介绍了Gaussian函数模型,并基于FPGA平台,分析了几种实现复杂函数的方案,最终采用分段拟合的方法对Gaussian函数进行逼近。首先用MATLAB对Gaussian函数进行初步的拟合,在FPGA平台用Verilog HDL语言实现Gaussian函数。仿真结果表明,误差可以控制在较小的数量级,满足神经网络运算的精度。 展开更多
关键词 fpga RBF神经网络 Gaussian函数 分段拟合
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基于Kalman滤波的多路温度采集系统设计
16
作者 李锦明 常学仕 《舰船电子工程》 2023年第12期195-200,共6页
针对导航计算机中加速度计与激光陀螺仪性能易受环境温度影响,需对环境温度进行准确的测量,设计了一种基于Kalman滤波的多路温度采集系统。系统采用PT1000铂电阻作为温度传感器,通过调理电路、A/D转换电路完成信号转换,并采用一种改进Ka... 针对导航计算机中加速度计与激光陀螺仪性能易受环境温度影响,需对环境温度进行准确的测量,设计了一种基于Kalman滤波的多路温度采集系统。系统采用PT1000铂电阻作为温度传感器,通过调理电路、A/D转换电路完成信号转换,并采用一种改进Kalman算法与分段插值法相结合的方法,提高了系统运算速度并减小因硬件电路干扰产生的误差,提高了系统采集的精确度。测试结果表明,该系统温度检测在-40℃~85℃范围内,系统稳定可靠且精确度高,测量误差在±0.1℃,满足系统测温的需求。 展开更多
关键词 fpga PT1000 KALMAN滤波 分段插值法
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均值分组块补零P码直捕算法原理及实现 被引量:3
17
作者 于国庆 靳蕊 李永伟 《河北科技大学学报》 CAS 2014年第2期172-178,共7页
P码是长周期精密测距码,主要用于提供精确定位服务。提出了基于FFT的均值分组块补零P码直捕算法,通过直接平均法来降低运算量,用分段重叠补零法将连续的相干积分分解成普通的循环相关,对接收码和本地码的FFT结果缓存,用FFT结果的圆周移... P码是长周期精密测距码,主要用于提供精确定位服务。提出了基于FFT的均值分组块补零P码直捕算法,通过直接平均法来降低运算量,用分段重叠补零法将连续的相干积分分解成普通的循环相关,对接收码和本地码的FFT结果缓存,用FFT结果的圆周移位代替多普勒频移搜索。硬件实现时采用双DDR2SDRAM缓存,32K点FFT单核复用的架构,详细描述了算法在FPGA上实现时的逻辑功能划分、核心子模块功能及具体实现方案。通过ModelSim仿真验证,算法提高了数据利用率,减少了捕获时间。 展开更多
关键词 FFT P码直捕 fpga实现 双DDR2缓存 分段重叠补零法
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基于Delphi的DDS可视化新型任意信号发生器
18
作者 余炽业 宋跃 +2 位作者 胡升平 张志坚 杜应彪 《国外电子元器件》 2007年第1期16-19,23,共5页
以FPGA为核心,TFT实现图形与菜单界面,USB1.1与Delphi7.0完成与上位机接口及图形操作界面,对低频段采用时钟分段分频法,在MCU的控制下实现DDS低频高精度双通道±8 V,0.01 Hz~10 MHz正弦波等常规波形外,还能输出数码流、调制信号、... 以FPGA为核心,TFT实现图形与菜单界面,USB1.1与Delphi7.0完成与上位机接口及图形操作界面,对低频段采用时钟分段分频法,在MCU的控制下实现DDS低频高精度双通道±8 V,0.01 Hz~10 MHz正弦波等常规波形外,还能输出数码流、调制信号、随机噪声、扫频信号及时域/频域自定义波形,信号参数均可步进在线可调。实验表明该设计是行之有效的,在介绍系统设计思想的同时,重点讲述FPGA设计、信号输入方法及提高低频段时域精度的措施等。 展开更多
关键词 信号输入法 DDS信号源 fpga 分段分频 可视化
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可视化多功能DDS任意信号源研制
19
作者 胡升平 宋跃 +1 位作者 余炽业 张志坚 《东莞理工学院学报》 2007年第1期112-115,共4页
以FPGA为核心,TFT实现图形与菜单界面,USB1.1与Delphi7.0完成与上位机接口及图形操作界面,对低频段采用时钟分段分频法,在MCU的控制下实现DDS低频高精度双通道±8V,0.02Hz~10MHz的正弦波等常规波形外,还能榆出数码流、调制信号、... 以FPGA为核心,TFT实现图形与菜单界面,USB1.1与Delphi7.0完成与上位机接口及图形操作界面,对低频段采用时钟分段分频法,在MCU的控制下实现DDS低频高精度双通道±8V,0.02Hz~10MHz的正弦波等常规波形外,还能榆出数码流、调制信号、随机噪声、扫频信号及时域/频域自定义波形,信号参数均可步进在线可调.实验表明该设计是行之有效的,文中在介绍系统设计思想的同时,重点讲述FPGA设计、信号输入方法及提高低频段时域精度的措施等. 展开更多
关键词 信号输入法 DDS信号源 fpga 分段分频 可视化
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基于分段多项式的直接数字频率合成器设计 被引量:1
20
作者 宋学良 郭裕顺 《机电工程》 CAS 2011年第9期1113-1116,共4页
为提高直接数字频率合成器(DDS)系统的性能,将分段多项式逼近算法应用于优化相幅转换电路中,实现了基于此结构的直接数字频率合成器设计。提出了适合在流行的现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现的电路结构方案,进行了硬件实验,给出了在Al... 为提高直接数字频率合成器(DDS)系统的性能,将分段多项式逼近算法应用于优化相幅转换电路中,实现了基于此结构的直接数字频率合成器设计。提出了适合在流行的现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现的电路结构方案,进行了硬件实验,给出了在Altera Cyclone II器件中的实现结果,并在性能和资源消耗方面与基于ROM查找表的方案作了比较。研究结果表明,由于避免了庞大的查找表,这一方案大大减小了电路面积,提高了系统性能。 展开更多
关键词 直接数字频率合成器 相幅转换 分段多项式逼近 现场可编程门阵列
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