SigmaDeltaADC中多级数字抽取滤波器的研究与设计

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1、分类号学号M201272069学校代码10487密级硕士学位论文Sigma-DeltaADC中多级数字抽取滤波器的研究与设计学位申请人：杜浩学科专业：集成电路工程指导教师：童乔凌副教授答辩日期：2014年05月23日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringTheResearchandDesignofamulti-stagedigitaldecimationfilterinSigma-DeltaADCCandidate:DuHaoMa

2、jor:IntegratedCircuitEngineeringSupervisor:AssociateProf.QiaolingTongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

3、担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要Sigma-DeltaADC由前级的Sigma-Delta调制器和后级的抽取滤

4、波器组成，虽然Sigma-DeltaADC的转换精度和速率主要由调制器决定，但抽取滤波器却决定了整个芯片的面积和功耗。在如今IC设计追求低成本低功耗的情况下，对Sigma-DeltaADC中数字滤波器的研究也具有十分重要的意义。本文先研究了Sigma-Delta调制器的原理、过采样技术和噪声整形以及多位量化技术，再根据调制器的特性确定合适的滤波器结构。文中分析了数字滤波器抽取滤波的原理，为了节省硬件资源而采用多级滤波器级联的结构。第一级滤波器采用CIC抽取滤波器，实现32倍降采样；第二级采用CIC补偿滤波器来补偿CIC抽取滤波造成的通带衰减，用inversesinc滤波

5、器实现，并实现2倍降采样；第三级采用半带滤波器，也实现2倍降采样。把三级滤波器级联，就实现了我们所要求的工作在采样速率为6.4MHz、过采样率为128、数据精度为14bit、信号带宽为25kHz、信噪比大于85dB的滤波器。文中详细的分析了每级滤波器的实现原理和结构，完成了每级滤波器的设计并用Verilog实现，并对后两级滤波器采用CSD系数优化、多相结构等进行了优化。最后通过Simulink建模仿真、Verilog代码仿真和FPGA验证三个方面对完成的抽取滤波器进行了性能、功能的仿真，结果表明达到了预定的设计目标。另外，本文还对CSD和Factored-CSD编码、F

6、IR滤波器直接型结构和直接型转置形式结构在硬件上的实现进行了对比。关键词：Sigma-Delta调制器CIC滤波器CIC补偿滤波器半带滤波器多相I万方数据华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTSigma-DeltaADCiscomposedbytheprevious-stageSigma-Deltamodulatorandpost-stagedigitaldecimationfilter,althoughtheADCconversionaccuracyandspeedismainlydeterminedbythemodulatorsection,butthedecim

7、ationfilterhasdecidedtheentirechipareaandpowerconsumption.Intoday'sICdesign,lowpowerandlowcostisthetrend,sotheresearchofdigitaldecimationfilterinSigma-DeltaADCalsohasveryimportantsignificance.ThisarticlefirststudiedtheprincipleofSigma-Deltamodulator,theoversamplingtechnol