一种宽带多模数字抽取滤波器

发布时间：2021-09-23 03:54

　　提出了一种应用于连续时间Σ-ΔADC的多模数字抽取滤波器。通过采用不同类型滤波器级联结构,合理分配不同级间下采样因子,有效降低了电路复杂度、面积和功耗。通过级间滤波器相互配合,实现了该滤波器的多带宽、多模式功能。基于65 nm CMOS工艺进行后端设计,仿真结果表明,该多模抽取滤波器的工作带宽为20～50 MHz,当工作带宽为20 MHz和50 MHz时,有效位数分别为10.64位和10.48位。 

【文章来源】：微电子学. 2020,50(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

Σ-Δ ADC的结构

数字抽取滤波器通常由CIC滤波器和半带滤波器构成。要实现16倍和32倍的下采样,通常采用CIC或半带滤波器来实现。CIC滤波器能够实现较大的下采样率,但其频率响应在通带中的衰减较大,不能满足应用需求。半带滤波器具有较好的通带平坦特性,但考虑到面积和功耗,通常只能实现2倍下采样。为了解决降采样率高和通带内信号平坦等问题,本文将CIC和半带滤波器进行级联,既能达到较高的下采样率,又能满足通带的信号平坦度。为了充分利用CIC滤波器的降采样率高、结构简单等特性,本文将CIC滤波器放在第一级。本文提出的滤波器框图如图2所示。调制器的输出信号是数字滤波器的输入信号,其Z域记为D(z),滤波器的输出信号记为Y(z)。每级下采样因子标注在图2中,如CIC滤波器下采样倍数为4倍和8倍。为了克服CIC滤波器通带内信号衰减随降采样倍数增加而增加的问题,设计时应尽可能降低CIC滤波器的下采样倍数,本文分别通过补偿滤波器和半带滤波器实现2倍下采样。同时,为了实现16倍和32倍下采样率模式可调,通过CIC滤波器实现4倍和8倍可调节的下采样率。

在N=2n(n为正整数)的情况下,使用M个子FIR滤波器进行级联,每个滤波器提供的抽取因子为2,则可实现式(2)所示传递函数,如图3所示。因此,在实现非递归结构时,每个子FIR滤波器的实现结构直接决定了整个CIC滤波器的功耗和面积。在实现子滤波器时,通常采用多相分解的方式来降低每个子FIR滤波器的功耗和面积,从而降低整个滤波器的功耗和面积。多相分解结构是在多速率信号处理时应用的一种基本结构[6]。采用多相分解形式来实现非递归结构中的子FIR滤波器,可以得到多相分解结构滤波器的传输函数[6]:


本文编号：3404983