一種Sigma-Delta ADC中抽取濾波器的研究.pdf

1、本文對一個應用于高端音頻設備當中的Sigma-Delta ADC的抽取濾波器進行了研究與設計。Sigma-Delta ADC由于其具有高線性，高精度，易于與數字電路集成的優(yōu)勢，廣泛應用于高端音頻，無線通信以及精密儀器測量當中。隨著技術的進步，未來還會朝著寬帶方向發(fā)展，從而進入到數字視頻等領域。Sigma-Delta ADC包含前端調制器以及后端的數字抽取濾波器兩部分。前端調制器過采樣輸入信號，并且實現噪聲整形，把帶內的量化噪聲搬移到較高

2、頻段當中去。后端的抽取濾波器通過降采樣把信號頻率降到奈奎斯特率，并且濾除被調制器轉移到高頻的帶外量化噪聲，使得帶內信噪比上升。主要研究內容如下：
　　 ⑴整個設計采用了由頂向底（Top-down）的設計思路。首先從系統(tǒng)的要求出發(fā)選擇濾波器的結構與類型。整個濾波器采用了多級多速率結構實現，第一級采用CIC濾波器，后面級聯兩級半帶濾波器以及一個CIC補償濾波器。通過比較分析，將CIC補償濾波器放置在兩個半帶濾波器中間需要的計算量是最

3、小的。同時為了進一步降低計算的負擔，后面三級濾波器都采用兩相的結構，使得濾波器工作在降采樣之后相對較低的工作頻率之下。
　　 ⑵通過Matlab里的FDAtool以及Fdesign tool工具箱完成濾波器的設計工作。整體濾波器的阻帶衰減達到120dB，帶通波紋小于0.01dB。實現48kHz與96kHz可變輸出，輸出數據位寬支持16位，20位與24位。同時計算出相應的濾波器系數，完成對于濾波器系數的CSD編碼轉換。由于濾波器系

4、數以及輸出字長的量化長度對于最終得到的濾波器精度是有影響的，通過本文的分析，為了達到設計要求，該設計采用了24位的系數量化以及最高24位的輸出截斷量化。
　　 ⑶用Verilog HDL編寫了整個濾波器的代碼以及用于測試其功能的testbench。用Matlab的Simulink以及Sdtoolbox來搭建了需要的調制器結構，產生出用于測試的調制器輸出碼流。通過Modelsim驗證了濾波器功能。
　　 ⑷最后把經過驗證后