文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于Sigma-Delta转换器的数字滤波器设计
姓名:赵宏亮
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:赵毅强
20070601
中文摘要转换器相比较的主要优点,同时介绍瓺调制器的基本结构,并引出了髦破鞒槿÷瞬ㄆ鞑逯德瞬ㄆ关键词:瓺模数、数模转换器是一种基于过采样技术的高精度转换器,被广泛应用在音频信号处理中。而数字滤波器是;黄鞯闹匾W槌刹糠郑数字滤波器的性能直接决定了;黄飨低车男阅苤副辍⑿酒婊及功耗。本文基于倍过采样位精度瓺模数、数模转换器中的数字滤波器开展设计。其中主要包括四部分。第一部分讨论了过采样转换器的原理以及过采样转换器与传统的奈奎斯特适用于倍过采样位精度瓺转换器的调制器结构。第二部分主要阐述了与;黄髦械氖致瞬ㄆ魃杓葡喙氐亩嗖样率数字信号处理理论,并分析了瞬ㄆ饔氚氪瞬ㄆ髁街指咝У氖致波器结构,同时设计出基于倍过采样位精度转换器的数字滤波器基本结构。第三部分论述了数字滤波器具体的电路实现形式,并提出一种低功耗波器电路结构、运算单元复用的瞬ㄆ鞯缏方峁挂约癈编码的乘法器结构,这些结构可以使芯片面积占用量以及电路功耗大为降低,有利于实现。第四部分给出了数字滤波器的系统仿真,敕抡嬗隖验证的结果,并对数字滤波器电路的实现进行了初步的探讨。本文通过采用低功耗瞬ㄆ鞯缏方峁梗啾扔诖车腃滤波器结构功耗降低近~倍,并在结构最复杂的一级滤波器中采用氪瞬ㄆ鹘峁梗得该滤波器所需的硬件资源和功耗都降低一倍。在瞬ㄆ鞯牡缏肥迪稚喜捎运算单元复用结构,瞬ㄆ髦械脑怂愕ピ4龀朔ㄆ骱黾臃ㄆ鹘档到龀朔ㄆ骱个加法器,硬件资源的消耗大为减小。并且在乘法器的实现上使用嗦氤朔ㄆ鳎梢允故迪殖朔ㄆ魉璧挠布试醇跎俳ァ8檬滤波器结构有利于实现。应用、、等ぞ叨缘缏方行系统仿真、肴矸抡妗橹ぜ癆酆希致瞬ㄆ鞯缏房以满足位精度瓺转换器的设计要求。、
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第一章绪论狣转换器概述随着微电子技术的不断发展以及数字信号处理理论的不断完善,越来越多的数字化产品进入到人们的生活领域中。与模拟电路相比,数字电路具有低成本、低功耗、高速高精度及更高的灵活性等特点。在许多的领域,尤其是通信、计算机、多媒体等应用领域中,模拟电路渐渐已被数字电路所代替。然而人们生存的自然界是一个模拟的世界,所以模数、数模转换器就成为了实现数字信号与模拟信号转换的桥梁。传统的模数、数模转换器是奈奎斯特转换器。在这种转换器的电路中,元器件失配误差的大小决定了转换器所能达到的精度,然而随着集成电路工艺尺寸的不断缩小,元器件的失配误差不断增大,设计高精度的模数、数模转换电路越来越困难。与此同时,人们对信号处理系统提出了更高要求,包括高精度、高速度以及更低的成本和低功耗等。目前对转换电路的普遍要求是与工艺兼容,以便实现信号接口电路与数字处理系统的单片集成,提高整个系统的可靠性并降低成本。为满足这个需求,采用过采样技术的瓺调制技术的新型模数和数模转换器获得了越来越多的应用。J;黄鞯幕窘峁谷缤糏所示。狣模数转换器是由髦破骱褪殖槿÷瞬ㄆ髯槌伞图瓺模数转换器的结构出
吨’数字滤波器概述瓺调制器用于对信号进行过采样及噪声整形,其输出信号的位数为虻蚥J殖槿÷瞬ㄆ魇怯糜诼顺齋—髦破魇涑鲂藕诺基带外整形噪声并将瓺调制器输出的高速低剖葑;晃5退俑豇数据。瓺数模转换器的基本结构如图所示。瓺数模转换器是由数字插值滤波器、数字瓺调制器和模拟低通滤波器组成【。数字插值滤波器是将奈奎斯特采样信号转换为过采样信号,数字瓺调制器是将过采样信号进行噪声整形,而模拟低通滤波器是用来滤除基带以外的信号噪声并将调制器输出信号重构为连续时间域的模拟信号。关于瓺模数、数模转换器的基本原理与结构将在第二章节中详细介绍。图狣数模转换器的结构数字滤波器在;黄髦姓加昧司蟛糠值男酒婊一般在%以上⑶蚁牧俗钪饕5墓摹R虼耸致瞬ㄆ鞯男阅苁墙谑∽;黄餍片面积、节约成本和降低功耗的关键因素。在瓺模数转换器中的数字滤波器为数字抽取滤波器。