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用PLL实现心电图机的走纸控速电路

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  引 言

  锁相环是一种可以实现频率跟踪的自动控制电路,它通过对相位的控制来实现对频率的控制,可以实现无误差的频率跟踪.而CPLD的特点是直接面向用户,具有极大的灵活性和通用性,使用方便,硬件测试和实现快捷,开发效率高,成本低,上市时间短,技术维护简单,工作可靠性高.它与EDA技术有机融合,成为电子设计和应用的发展方向.

  1 心电图机的走纸控速电路

  1.1 心电图机的走纸控速电路基本工作原理

  电路结构框图如图1所示.其中采用速度检测感应器对电机速度进行采样,当电机转动时,同轴磁钢转动,并在速度检测感应器上产生一定频率的交流电压,此电压的频率正比与电机的转速:整形电路将速度检测器上感应的交流电压波形变换成同频率的脉冲信号,此信号即是比较信号;石英晶体振荡器提供一个稳定频率的信号作为参考信号;使用锁相环检测比较信号、参考信号之间的瞬时相位差,并在相应的输出端输出电平值〔2〕;分压电路根据不同的输出要求,产生不同的电压,从而改变电机两端的电压,达到调整电机速度的目的.选择开关选择不同的基准频率,电机将对应于不同的转速.在此电路中,只用到了锁相环的鉴相器,并用于鉴频.由于鉴频鉴相器是数字电路,因而可用CPLD实现.

  1.2 心电路机走纸控速电路的电路图

  电路图如图2所电路由石英晶体振荡器X1产生32.768 Hz的信号,为电路提供一个稳定频率的信号作为参考信号;SW-1是25 mm/s的纸速触摸开关,当选64分频时,实现25 mm/s的走纸速度;SW—2是50 mm/s的纸速触摸开关,当选128分频时,实现50 mm/s的走纸速度.LED 1是25 mm/s纸速的指示;LED 2是50 mm/s纸速的指示.R6、R7、R8构成分压电路.R9、R10及C1组成了低通滤波器(LPF).BG1、BG2是电机伺服控制管,改变BG2基极电位可以改变电机速度.

  2 用CPLD实现锁相、选频电路(P X)

  2.1 用宏模块实现的锁相电路(PLL)

  利用MAX+plusⅡ提供的数字锁相环宏模块PLL,并外接电路实现以下功能:对参考信号及比较信号的上升延比较,且以脉冲信号输出,其输出脉冲宽度正比于其边延落后时间,即检测参考信号与比较信号的相位差的大小,并以电平的形式输出〔3〕.电路结构图如图3.

  各引脚功能为:RESET为复位端;BCLK为参考信号输入端;ACLK为比较信号输入端;UP为加速信号输出端;HOLD为正常工作信号输出端;DOWN为减速信号输出端;其中FY1采用VHDL语言实现.

  程序如下:

  LIBRARY IEEE;

  USE IEEE.STD LOGIC 1164.ALL;

  USE IEEE.STD LOGIC UNSIGNED.ALL;

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