Sigma-delta ADC數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、隨著數(shù)字化傳感器的發(fā)展,對(duì)高精度的ADC的需求日益強(qiáng)烈,Sigma-deltaADC正是在這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。由于其較高的精度和相對(duì)較低的工藝要求,使得它在信號(hào)處理領(lǐng)域備受關(guān)注。而數(shù)字抽取濾波器作為Sigma-deltaADC的一部分,它的主要作用是降低系統(tǒng)的采樣頻率,使電路工作在奈奎斯特頻率;同時(shí)可以濾除頻帶外的量化噪聲,提高ADC的信噪比;另外還可以起到抗混疊濾波作用。數(shù)字抽取濾波器對(duì)整個(gè)ADC的面積和功耗起著至關(guān)重要的作用,所以對(duì)

2、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
　　本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是基于課題組設(shè)計(jì)完成的四階Sigma-delta微加速度計(jì)接口電路,設(shè)計(jì)一款高精度的數(shù)字抽取濾波器,實(shí)現(xiàn)128倍降采樣,截止頻率1kHz,具有24位輸出精度。本設(shè)計(jì)采用的是三級(jí)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu):第一級(jí)是適合于高頻的CIC濾波器,實(shí)現(xiàn)32倍抽取;第二級(jí)是將半帶濾波器和幅度矯正濾波器整合在一起的補(bǔ)償濾波器,這樣既能實(shí)現(xiàn)CIC通帶補(bǔ)償,也能實(shí)現(xiàn)2倍抽取;第三級(jí)是半帶濾波器實(shí)現(xiàn)2倍抽取,同時(shí)半帶濾波

3、器都采用了多相直接對(duì)稱結(jié)構(gòu)和CSD編碼技術(shù),降低了芯片面積和功耗。
　　在電路設(shè)計(jì)中,采用了Simulink搭建系統(tǒng)級(jí)結(jié)構(gòu)圖并進(jìn)行仿真;并對(duì)仿真之后的電路進(jìn)行RTL級(jí)代碼編寫,使用已有的四階調(diào)制器作為信號(hào)源,利用MATLAB/Modelsim聯(lián)合仿真,驗(yàn)證代碼的正確性;對(duì)仿真之后的代碼進(jìn)行FPGA驗(yàn)證和DC綜合。最終驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的濾波器整體性能良好,核心面積為956027.3μ的單元面積,功耗為27.84mW,滿足設(shè)計(jì)要求,達(dá)到了預(yù)