基于FPGA的量子通信激光器温度快速控制系统设计

发布时间：2024-11-02 06:11

　　 为了给量子密钥分发系统提供稳定可靠,接近理想的单光子源,文章介绍了一种以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心控制单元的高精度温度快速控制系统的组成,详细描述了温度控制系统的PID演化过程和调控机制,以及在软件实现过程中的优化设计。以及提出,与传统以单片机或其他微处理器为核心的温度控制系统相比,该系统并行处理能力强、温度调节能力快速、电路设计简单等特点。研究表明:温度调节能力快,温度调控精度高,且稳定性好。

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【部分图文】：

确定比例系数P时，首先去掉PID的积分项和微分项，可以令T=0、D=0,使之成为纯比例调节。输入设定为系统允许输出最大值的0.6～0.7倍，比例系数P由零开始逐渐增大，直至系统出现震荡；再反过来，从此时的比例系统P逐渐减小，直至系统震荡消失。记录此时的比例系数P，设定PID的比例....

因此，在设计中设定一个最大差值Vmax和最小差值Vmin，当前温度din与目标值dset差值大于Vmax时，输出的VTEC驱动电压最大，TEC全力降温；当前温度din与目标值dset差值小于Vmax并且大于Vmin时，启动PID或PI控制，使输出的TEC驱动电压接近目标温度对应的....

因此大大简化了FPGA的计算量，也就相当于减少了逻辑资源和存储资源。软件实现框图如图2所示。根据图2可知：

温度快速控制系统如图1所示，它由FPGA控制器、D/A数模转换电路、TEC驱动电路、激光源、A/D模数转换电路组成。FPGA芯片为温度控制系统的控制器，DFB激光源是激光器的发光器件，其内部集成TEC制冷器和NTC热敏电路等[2]。TEC驱动电路是由专用光学冷却驱动芯片MAX85....

本文编号：4009154