基于CPLD的数字滤波抗干扰电路设计

1、基于cpld的数字滤波抗干扰电路设计密集度光电立靶测试系统是一种用于测量低伸弹道武器射击密集度的新型的测试系统，它既可用于金属弹丸的测试，又可测试非金属弹丸，具有反映敏捷、精度高而稳定、操作容易、简单维护等优点，已被许多靶场投入用法。光电靶的基本原理是：当光幕内的光通量发生足够大的变幻时，光电会响应这种变幻而产生电信号。这就是说，一些非弹丸物体在穿过光幕时也会使光幕内的光通量发生变幻以使光电传感器产生电信号。从原理上讲。这种现象并非异样，而从测试来讲，则属于干扰。在详细靶场测试中，当干扰严峻时，可能会导致测试无法举行，从而给测试工作带来困难。因此，如何排解干扰，保证系统的正常运行，是一个必需解

2、决的问题。红外密集度光电立靶测试系统在用法中会受到各种干扰，其中影响最大的有三种：一是“蚊虫”干扰，即指蚊虫等低速物体飞过红外光幕时引起的误触发觉象；二是“冲击波”干扰，指在亚音速弹丸测试中，因为音速高于弹速使得声波先于弹丸到达光幕而引起的误触发觉象：三是一些陪同弹丸穿过光幕的细小物体和外界光芒的变幻所引起光幕内光通量的变幻而产生的干扰信号，但这种信号幅值普通都较小。1 理论分析光电靶在工作时，光电传感器会响应光幕内光通量的变幻，并将其改变为微弱的电信号，经放大后进入。当其幅值高于预定基及时，则电压比较器翻转，以产生触发脉冲。因为随弹丸穿过光幕的细小物体和外界光芒变幻产生的信号幅值比较小，因此

3、，通过对电压比较器设置合适的比较门限便可滤除这种信号。在靶厂实际测试中，这种干扰信号幅值普通小于0.8 v，这样，只要在中将电压比较器的门限电平设为0.8 v便可消退这种干扰。按照光电靶的工作原理，穿过光幕的飞翔物体速度不同，遮挡光幕的时光就不同，电路中比较器所产生的方波脉冲的宽度也就不同。与弹丸相比，蚊虫的飞翔速度要低得多，当蚊虫穿过光幕时，产生的方波脉冲的宽度要比弹丸产生的宽；而在亚音速弹测试中，弹丸速度低于声速，这样，由声波引起的脉冲宽度将小于弹丸产生的方波脉冲宽度。因此，从原理上说，在比较器后利用滤波电路来滤除干扰信号是有可能的。2 利用实现滤波及抗干扰本文所给出的电路的主要功能是抗冲

4、击波和蚊虫干扰，并把有效弹丸信号变成脉冲宽度为50s的信号，然后输出到下级电路举行处理。设计中采纳的芯片是max7000系列的epm7128slc84-15芯片。下面就如何实现滤波和抗干扰作以具体介绍。2.1 电路原理物体穿过光幕时所产生的方波脉冲宽度可用下式计算：式中，为飞翔物的长度，d为光幕面的厚度，为飞翔物的速度。若冲击波以声速计算(为340 ms)，d=3 mm，则冲击波穿过光幕所产生的方波信号脉冲宽度约为8.8s；若为330 ms，则t1约等于9.1s。若蚊虫等飞翔物飞翔速度为20 ms。物体长度大约为10 mm，则蚊虫飞过光幕产生的方波信号脉冲宽度t2约为650s。普通状况下，红外

5、密集度立靶测试系统所测试的弹丸弹速范围为2001200 ms，主要是5.8 mm、7.62mm、9 mm三种弹，冲击波的影响主要产生于对9x19 mm的手枪弹的测量，该弹丸弹速约为320ms。按照弹速和弹长可知，弹丸穿过光幕产生的方波信号脉冲宽度t3为37.5s。按照靶场实际测试状况，弹丸穿过光幕时产生的方波信号脉冲宽度基本都小于150s且大于10s，故可认为，脉冲宽度大于150s和小于l0s的信号为无效信号，应举行剔除，这样就可将蚊虫干扰信号和冲击波信号滤除，从而达到抗干扰的目的。2.2 抗冲击波电路图1所示是该系统中的冲击波滤除电路。图2是其波形。图中，当pulse_in端浮现一个正跳变时

6、，上跳沿使得触发器dl的输出端产生一个高电平信号，以启动计数器开头计数。计数器计满后便在输出端产生一个正跳变，该升高沿又使触发器d3的输出端产生一个高电平信号。将这两个信号相与便可得到输出信号pulse_out1。而pulse_in的下降沿到来时，系统又会将计数器和三个触发器同时清零，以等待下一个信号到来。由仿真波形图可知，当pulse_in的脉宽小于设定计时宽度时，便可认为是干扰信号并使pulse_out1为低；而当pulse_in的脉宽大于设定计时宽度且仍为高时，则认为信号有效。pulse_out1为高时，它在pulse_in的下降沿变为低电平，以等待下一信号到来。2.3 抗蚊虫干扰电路图

7、3和图4分离是该系统的抗蚊虫干扰电路及其仿真波形。图中，当pulse_out1有一个正跳变时，计数器开头计数，计数器计满则在cout端产生一个正跳变，并经反相后加在触发器d4的输入端，当pulse_out1的下降沿到来时，触发器d4的输出端仍输出低电平信号，输出信号pulse_out2为低，此时若pulse_out1的脉冲宽度大于等于计数器计时宽度，pulse_out2端输出低电平；若计数器未满，则cout端将不会有升高沿，触发器d4的输入端为高，并使pulse_out1的下降沿触发器d4的输出端为高，同时，输出信号pulse_out2为高。而当pulse_out1的脉冲宽度小于计数器计时宽度

8、时，pulse_out2端输出高电平，同时在pulse_out1升高沿到来时，触发器d6的输出端输出高电平并经反相器后将触发器d4和d6同时清零，以等待下一信号的到来。2.4 脉宽设定电路为了保证弹丸穿过光幕所产生的脉冲信号能够适合后续处理电路的需要，本设计将弹丸穿过光幕产生的脉冲信号所有变为脉宽为50s的脉冲信号再输出给后续电路。图5和图6分离是其脉宽设定电路及其仿真波形图。图中，当pulse_out2有一个正跳变时，触发器d7的输出端输出高电平并启动计数器。当计数器计满时，计数器cout浮现升高沿，触发器d8的输出端输出高电平，此高电平信号将计数器清零，同时经反相器反相后接到触发器d7和d8清零端，以将触发器d7和d8清零。在这种状况下，对于囫囵系统电路来说，当pulse_in上跳沿到来并经过抗冲击波电路后，若信号脉宽小于10s，则输出pulse_out为低电平；作用就是若信号脉宽大于10s，则启动抗蚊虫干扰电路；若信号脉宽大于150s，输出pulse out则为低电平；而若脉宽小于150s，则经过脉宽设定电路变成宽度为50s的信号输出，从而使pulse_out输出宽度为50s的脉冲信号。通过上述分析可知，应用cpld可编程规律器件所设计的抗干扰电路具有信号可灵便调整、脉宽修改便利、对输入信号的脉宽适应能力强、可调整范围大、