ΣΔAD转换器改进及后端设计

发布时间：2021-01-30 19:04

　　∑△AD转换器是一种低速、高精度的过采样AD转换器,主要应用于音频和部分视频频段的信号处理。目前业界最高带宽24位工业用ADC为TI推出的ADS1271。∑△AD转换器中,虽然模拟调制器部分决定了AD转换器的设计精度以及转换速率,但数字抽取滤波器很大程度上决定了AD或DA转换器的速率、功耗和面积。此外,数字抽取滤波器阶数和滤波器系数一般是固定的,因此输出位数也固定,从而使得针对于某一特定设计精度的调制器,需设计特定的滤波器与之相匹配。本文针对抽取滤波器的特点,以用于远程监控的医疗设备中针对语音信号处理的SOC中的∑△AD转换器为研究对象,并根据已经实现（已流片）的三阶、128倍过采样、级联开关电容结构、14bit∑△调制器为设计背景,设计了一个阶数和输出位数可调节的数字抽取滤波器。该滤波器设计的阶数、系数和输出位数均由外部控制信号决定,可根据输入信号信号噪声比的不同,选择合适的滤波器阶数、系数和输出位数相匹配。本滤波器设计可以作为ASIC库的标准单元模块反复使用,或用于输入精度不确定的调制器测试中。设计采用0.18μm标准CMOS工艺,芯片面积1.48×1.48mm2,可实现对输入信噪... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

频谱中的SFDR

FreqZone图3.1 抽取滤波系统原理图3.3 第一级 Sinck滤波器结构选择及 VLSI 实现第一级 Sinck滤波器一般用比特位并行结构实现或比特位串行结构实现。3.3.1 并行结构 Sinck滤波器[11]通常采用级联积分梳状滤波器（Cascaded-Integrated Comb Filter, CIC Filter）实现并行结构。这种结构是 1980 年由 Eugene B. Hogenauer 提出的，优点是无需乘法器、所需存储空间小，硬件结构简单。如图 3.2 所示，这种结构通常由一个在高抽样频率工作的积分器部分和一个在低抽样频率工作的梳状器部分组成：+ + ++++ ++Downsample64Z-1Z-1Z-1Z-1Z-1Z-1Z-1Z-1fs fsfs/R fs/RIntegrater Section Comb Section图3.2 CIC滤波器系统结构图

传输函数 H(z)的冲击响应及其幅频特性(a) 冲击响应 （b） 幅频特性曲线图3.10 第一级Sinck滤波器的冲击响应及幅频特性曲线从 H(z)的幅频响应来看，除了最靠近主瓣的三个旁瓣，其他旁瓣均低于100dB。3.4 第二级滤波器结构选择及 VLSI 实现第二级抽取滤波器需要实现的功能主要有：实现 4 倍的抽取，即将信号码流每个字的传输频率从 fd降为 fN；精确滤波，即由于第一级 CIC 滤波器性能受限，需提供良好边沿特性改善滤波性能，提高精度；滤除低频段的噪声及信号带外部分。

【参考文献】：
期刊论文
[1]过取样△∑调制技术（一）──过取样AD／DA变换的基本概念──[J]. 邹家禄,骆立俊.  电声技术. 1994(11)



本文编号：3009425