MEMS惯性传感器中通用数字信号处理芯片设计

发布时间：2023-05-13 05:28

　　随着时代的进步,社会越来越智能化、数字化,当代社会对于各种MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)传感器的使用率也越来越高,这使得研究MEMS器件相关知识有很重大的意义。现在国内对于MEMS器件接口电路主要还是集中在模拟输出,相对而言数字输出的接口电路相关研究与运用还是有所欠缺,所以研究MEMS惯性传感器的数字信号处理电路是很有意义的。本文设计了数字抽取滤波器和温度补偿模块,系统能够将Sigma Delta ADC输出信号滤波降采样到奈奎斯特频率附件,实现SPI总线输出和I2C总线输出。数字抽取滤波器选用的是三级滤波结构,第一级为CIC滤波器,第二级为CIC补偿滤波器,第三级为FIR低通滤波器。其中CIC滤波器的抽取因子MCIC是可变的,MCIC=32、64、···、2048。数字抽取滤波器模块通过调节MCIC的大小来调节整个系统的抽取因子的变化,从而实现对整体的通带截止频率、阻带截止频率与输出信号频率的控制,实现一定的普适性。第二级CIC补偿滤波器的作用是对CIC滤波器进行通带补偿,使其通带平坦化,它的抽取因子MCOM=2。第三级FIR低...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 数字抽取滤波器与温补的原理
    2.1 引言
    2.2 SIGMA DELTA ADC的工作原理
        2.2.1 过采样
        2.2.2 噪声整形
    2.3 数字抽取滤波器工作原理
        2.3.1 信号抽取
        2.3.2 FIR滤波器的原理
        2.3.3 滤波与抽取的位置关系
        2.3.4 滤波器的多相实现
        2.3.5 滤波器的多级实现
    2.4 温度补偿原理
    2.5 本章小结
第3章 数字抽取滤波器的设计
    3.1 引言
    3.2 各级滤波器的设计
        3.2.1 滤波器的总体规划
        3.2.2 CIC滤波器的设计
        3.2.3 CIC补偿滤波器的设计
        3.2.4 FIR低通滤波器的设计
    3.3 数字抽取滤波器的系统级验证
    3.4 小结
第4章 数字信号处理单元的硬件实现与验证
    4.1 引言
    4.2 数字抽取滤波器的行为级实现
        4.2.1 CIC滤波器的行为级实现
        4.2.2 CIC补偿滤波器的行为级实现
        4.2.3 FIR低通滤波器的行为级实现
    4.3 时钟设计
    4.4 总线接口
        4.4.1 SPI总线
        4.4.2 I2C总线
    4.5 温度补偿
    4.6 整体RTL代码的仿真与验证
    4.7 逻辑综合
    4.8 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3815398