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1数据模块

FGPA的控制信号是根据变容二极管所需反向电压精确设计的，设计步骤如下：

1.查阅身体随频率和深度的衰减率，分析出每个超声信号采样点位置的中心频率F（128个点）；

2..根据每个中心频率计算出变容二极管的电容值，；

3.根据求出的C，查变容二极管C/V变换图，找到对应的电压V，即为二极管的反向控制电压（DF输出）， （VY为运放的输出）；

4．计算出V，从而推算出VY，故D/A的输出电流， （单位为毫安）；

5．根据计算出电流大小I对照DAC0800的datasheet中的电流大小与数字数据的转换对照表，查出对应的数字数据。

以此类推，计算出128个点上的数字数据，在FPGA内做成ROM，提供给控制模块读出。

2控制信号产生模块

FPGA的控制模块是根据整个控制的时序，输出数据模块ROM里面的数据，提供给D/A转换电路来控制变容二极管的反相端（N）。

首先根据选取的深度点的间隔，决定控制模块的时钟频率，即每个数据输出的频率。控制模块读入数据模块的数据，再根据控制时序，输出数字控制信号。控制模块接口如表1。

表1 控制模块接口

表2 验证结果

系统功能验证

完成了系统的设计后，我们进行在线系统功能验证，验证滤波器频率的稳定性。

以下是验证的步骤：

1、 控制信号模块输出一个特定的数字D（直接在程序内赋值），输出就是一个特定的数；

2、 我们先测量电流转成电压的值V’，再测量经运放改变后DF的输出V，即为变容二极管的反向电压；

3、 然后，根据反向电压查表得到相应的电容值，从而计算出中心频率F’；

4、 利用信号发生器产生一系列不同频率相同幅值的信号，让其通过并联谐振电路，再使用示波器测量，确定哪个频率段之间的信号通过量最大，即可以确定中心频率在此频带内。再与F’对比，看是否相符。为了尽量的缩短频率段的范围，在确定一个频率段后，再在此频率段内分不同频率测量，以便更精确地确定中心频率。

经过一系列特定数字信号的验证，可以确信的得到并联谐振电路中心频率的稳定性。现将其中一个特定数字的验证结果如下：

D=120，测得电压值V’=1.43V，V=2V，计算出中心频率F=3.0MHz结果如表2。

实验得出中心频率在3.0MHz~3.2MHz之间，对比满足要求。

结束语

采用FPGA的模拟动态滤波器，在结构上简易，性能上稳定，测试和设计都十分的方便。FPGA的使用，能根据具体要求很方便的改变控制信号，同时实现超声诊断仪中多个模块并行工作，也为以后的更多模拟部分数字化提供了基础。

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关键词： FPGA 超声诊断仪 动态 滤波器