6FM1720-3BA10
发布时间：2019-01-14 09:00:32点击率：
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6FM1720-3BA10 6FM1720-3BA10 干扰信号判断及消除 1pps秒脉冲信号以方波形式输出，高电平表示有秒脉冲输出，高电平脉冲宽度不是恒定值，持续时间约为1ms，有0.01ms的误差，这就导致在1pps信号高电平期间的晶振计数值不相等。另外由于干扰，接受到的1pps信号中有干扰脉冲信号，若把干扰脉冲上升沿作为1pps信号的上升沿开始计数，计数结果必然不准确，所测得的晶振频率值与实际值偏差过大。需要软件判断出干扰信号并作出处理。 数字电路中干扰脉冲的高电平持续时间多数是微秒级，很少有超过1pps秒脉冲信号高电平持续时间的，因此以秒脉冲高电平持续时间作为判断依据，以本地压控晶振计数来实现计时功能。晶振标称频率是10MHz，2ms的计数值理论值为20000。在晶振高频脉冲输出事情发生clk‘eventandclk=’1‘的前提下，遇到1pps信号事件sclk’eventandsclk=‘1’开始计数，同时用寄存器counter4保存计数值，如超过2ms高电平的脉冲信号为正常1pps信号，若小于2ms则认为是干扰信号，寄存器counter4计数值返回至该信号脉冲上升沿前的计数值。 6FM1720-3BA10 频率偏差值计算 为了校准晶振输出信号频率，需要将频率偏差值计算出来，计算出对应调整数值，通过D/A转换器变为模拟电压，并反馈给恒温压控晶振，以此达到调整的目的。可以用一元二次回归模型对输出的晶振秒时钟与GPS秒时钟的频率偏差进行分析。 由于本地恒温压控晶振短期稳定度高，小于1&TImes;10-10/s，可以不考虑晶振秒脉冲的随机误差，只考虑累积误差产生的频率偏差及线性漂移误差，晶振分频秒时间序列的第x个秒时钟的时间误差e（x）为： e（x）=a+bx+cx^2（1） 式中：a为秒时间序列的初始误差，b为频率偏差的误差系数，c为频率线性漂移的误差系数。 通过一元二次回归分析可得式（1）的晶振误差估计值服从正态分布： ^e（x）=^a+^bx+^cx2～N（a+bx+cx2，D（^e））（2） 根据回归分析，可得，当x=n时，秒时钟的时间误差的方差有大值Dmax。通过分析上式大方差Dmax与回归分析样本数n之间关系得，样本数n越大，大方差Dmax越小，也就是晶振分频秒脉冲与GPS秒时钟的偏差越小。但样本数n不能取无限大，受FPGA软硬件资源的限制，一般来说，当n≥3时，调整后的晶振分频秒脉冲的时间偏差小于GPS秒时钟的偏差，可以满足要求。 上述方法需要在1s内累积晶振计数值，需要有24位的寄存器存储计数值，对芯片运算处理速度要求过高，且占用较多FPGA资源，影响控制速度。在此基础上，本文采用偏差频率平均运算的方法。即将每s内晶振分频秒脉冲与GPS秒时钟偏差值求出，每3个样本时间作为控制的循环周期，3s累加内总偏差值为Z=Z1+Z2+Z3，求得循环周期平均偏差值Z0=Z/3，在下一循环样本周期内，每秒反馈给晶振，调整晶振输出频率。 晶振分频秒脉冲与GPS秒时钟偏差值具体方法为：用寄存器counter1存入每s内晶振的计数值，理论计数值为1&TImes;107个晶振脉冲。寄存器counter2为秒时钟计数器，当判断1pps信号为非干扰信号后，寄存器counter2自加1计数。正常秒脉冲频率的偏差值在±128范围内，超过范围则是超差信号，不作处理，故利用寄存器counter1的低8位作为误差频率的寄存器counter3。当counter2值达到循环控制样本数3时，做平均偏差频率计算，结果存入寄存器——counter7输出。 方案仿真波形如图3所示。因理论计数值较大，实际程序运算时间过长，结果难以清楚观察，对1个秒脉冲时间内的晶振脉冲数减小，为15个晶振脉冲。数据减小不影响方案的验证。可以看出，在counter2寄存器计数到3个秒脉冲的1个控制循环周期内，低8位的频率平均误差为15，counter7寄存器得到的余数也为0001111。结果表明该方案可以准确得到频率偏差值。
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