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; `. d( ` |/ m t/ Z. ?! w2 L摘要在复杂可编程逻辑 器件(CPLD)上,用硬件语言实现了直接数字频率合成(DDS)技术。单片机通过程序由输入输出.# M, t( z1 ~. {2 I3 C; ^2 \
端口对CPLD进行控制,使之产生控制功率模块所需要的波形信号, 通过高压隔离系统控制功率模块,驱动输出变压器，
' U+ E8 S# N5 S9 u9 l1 n产生高频电刀的高频高压输出。该系统具有频率稳定性好,修改方便灵活等特点。CPLD的硬线逻辑通过Verilog HDL进
, B, H6 o* k1 J, i2 h行描述，单片机的固件通过KeilC51编写。通过代码实例和原理示意图对该系统的软硬件设计进行了详细论述。' _' ~: k r/ ^+ L
关键词 直接数字频率合成;复 杂可编程逻辑器件;单片机;高频电刀# O. u+ f, R' N- ^! A9 Y
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1概述$ m8 L1 s3 ]" a7 p
直接数字频率合成(Direct Digital Frequency Synthesis,, o2 I$ l/ a% o
DDS或DDFS)技术是迅速发展起来的一种新型的信号合成0 \' `% E6 S. N+ i0 R' V0 X
技术。因为采用全数字结构,所以具有宽的相对频带、精确的# w4 ~. x8 }4 U, F; ]4 `' H4 c
频率分辨率、较快的频率转换速度、低相位噪声及易集成等突; p/ R- J9 h+ ]# w D
出优点。FPGA、CPLD等大规模集成的可编程逻辑电路的出" ~+ q$ u/ d: l% J6 m) f
现,为简化DDS电路设计、减小DDS系统的体积、提高系统
7 Q; j$ R7 {' k稳定性以及灵活性提供了基础。这里选择的CPLD芯片具有; B1 |6 s, |3 p( U+ s3 @
在线可编程能力和EEPROM结构,使系统内硬件的功能可以6 v) u7 J9 I. _4 Y: j
像软件一样被编程配置,并且掉电后程序不会丢失，从而可以* G3 j4 a3 O+ @1 i
灵活和方便地进行开发和生产。) O3 W: B o7 a
高频电刀是一种取代机械手术刀进行手术切割的电外科 K% Q! Y# t; o9 c* J1 B1 n
器械，它通过有效电极尖端产生高频高压电流与肌体接触时# v U1 b2 S! Q$ q& ~
对组织进行加热,实现对肌体组织的分离和血液的凝固,从而
+ K" D& U4 x, G; N% @6 M起到切割和凝血的作用。
3 _* j T" V, I- X' a" N/ p- U7 f" C2 g' q4 w. c
2硬件设计% \7 k. H( Q3 S% T/ X5 E M( c
基本的系统硬件结构见图1。用单片机控制已经实现了DDS
' z6 R- M& v3 U7 Q a6 z( k* z7 v技术的CPLD芯片，产生控制功率驱动电路的波形信号。功率驱 j9 ^# r( N% t- H; t; l, Z/ u8 k
动采用全桥方式,其中，驱动模块使用大功率MOSFET芯片,通 Z' w) L8 e: U/ l& \# L; e4 L3 c
过输出变压器和电容组成的匹配电路驱动刀头产生高频高压电。% g" q: j$ h: Z* r9 P* R9 g ~
H8 b# O4 K; ~ p本系统的主要特点有:
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0 R. I5 E- Q! `% O- V( P8 O3 Q/ n* `; n& h s: i: b
0 N+ o# |. O( i" K4 X' E! r1 n! V* N$ j0 c
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发表于 2020-3-19 11:30
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