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ΣΔadc中数字抽取滤波器设计
资料介绍
过采样Z-△ADC被广泛地用在膏频、航空航天、雷达、测控系统、地震勘探、水声等领域,它采用-A调制技术来实现模数转换,充分利用现代VLSL的高速、高集成度的优点,同时避免了元器件失配对ADC精度的限制,已成为实现高精度模数转换的主要技术。本设计所研究的模数转换器主要应用在音频领域。
E-AADC由模拟z-A调制器和数字抽取滤波器组成,E-调制器通过噪声整形技术将量化噪声搬移到高频段,而数字抽取滤波器则将带外高频噪声滤除,并将输出频率降低到奈奎斯特采样频率。
ADC的精度和转换速度由E-A调制器决定,而它的面积和功耗则由数字抽取滤波器决定,所以如何采用更合理的数字滤波器结构,使其面积和功耗能有效地降低,具有很大的意义。
本文就是围绕这个问题展开了研究,首先比较了单级抽取和多级抽取滤波器的特点,确定采用多速率抽取结构来减少硬件消耗;其次通过比较各种数字滤波器的特点,如IHR,普通FIR,梳状FIR和半带FIR滤波器,米确定整个系统的结构,包括级数,各级滤波器的类型,各级抽取倍数等等:最后对各单级滤波器的结构加以改进,特别是梳状滤波器,以进一步降低面积和功耗。
基于上述理论研究,本文设计和实现了一个过采样率为64的数字抽取滤波器,该滤波器采用多级结构,由级联积分梳状滤波器,补偿FIR滤波器和半带滤波器组成,各级的抽取倍数分别为16、2、2。同时充分运用置换原则,梳状滤波器采用多级结构,各级级数不同,并采用非递归结构实现,和经典结构相比,大大降低了面积和功耗。将4阶z-A调制器输出的单比特脉冲信号作为测试激励,通过matlab系统仿真,FPGA验证,输出16位数据有效地滤除了噪声,并通过FFT分析,其输出信咪比满足设计要求。
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