方波中的毛刺

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在FPGA设计中，经常要对外部输入的信号捕捉上升沿。

在某些设计中，外部输入信号为方波信号，由比较器输出。

 

如上图，比较器输出方波后，电路设计欠佳，产生抖动，下降沿产生毛刺，如果FPGA逻辑设计不好，容易在方波下降沿时再次捕捉到上升沿。

在电路无法更改的情况下，只能更改FPGA逻辑设计，过滤毛刺。

在捕捉边沿中通常使用以下逻辑：

时序逻辑：

always@(posedge sys_clk)

begin

   reg1 <= rising_in;

   reg2 <= reg1;

end 

组合逻辑：

assign rising_cap = reg1 & (~reg2);

方案一：

通过降频采集外部输入信号：

always@(posedge sys_clk)

begin

  if(div_clk)

  begin

    reg1 <= rising_in;

    reg2 <= reg1;

  end

end 

将sys_clk分频到div_clk，注意分频时要满足采样定理。通过降频，过滤毛刺。

方案二：

在某些设计中，由于使用方波上升沿进行完全同步，而且整个系统使用sys_clk，所以不能进行分频设计。

对信号进行多次采样，过滤毛刺。

always@(posedge sys_clk)

begin

   reg1 <= rising_in;

   reg2 <= reg1;

   reg3 <= reg2;

   reg4 <= reg3;

   reg5 <= reg4;

   reg6 <= reg5;

   reg7 <= reg6;

   reg8 <= reg7;

end 

组合逻辑：

assign rising_cap = reg1 & reg2 & reg3 & reg4 & (~& reg5)

                              & (~& reg6) & (~& reg7) & (~& reg8);

在方波上升沿很陡的情况下，可使用上述方式，方波上升沿的上升时间可由电路电阻改变。

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作者：杭州卿萃科技ALIFPGA

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