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适用于ΣΔ ADC的数字滤波器的研究及实现

作　者: 刘胜康
导　师: 刘政林
学　校: 华中科技大学
专　业: 软件工程
关键词: ΣΔADC 调制器数字滤波器梳状滤波器
分类号: TN713.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

ΣΔADC是在最近几年逐渐兴起的一种模数转换器,其通过提高采样频率来提高转换精度的方法适应现在集成电路高速、高集成度的发展趋势,在高精度模数转换领域有着很高的优势。而数字滤波器是ΣΔADC中面积最大的模块,一般占用ΣΔADC整体80%以上的面积,如何在实际需求下降低其面积从而减少成本就很有意义去研究。本文深入分析了ΣΔADC原理及噪声来源,特别分析了ΣΔADC中滤波器的构成,提出了单级梳状滤波器的结构,大大减小了滤波器的面积;更大地提高了采样频率及调制器阶数,使得系统精度得以保持;而针对单级梳状滤波器的带内衰减严重的问题,提出可变降采样率的结构,对不同的输入频率区别对待。本文通过Matlab建模仿真,验证了这一结构的合理性,当输入频率在通带频率的一半左右的时候,系统的信噪比没有明显降低,当输入频率靠近频带边缘的极限状态时,调整降采样率,精度仅下降1.5bit左右;最后,通过ASIC流程,对滤波器代码综合,布局布线,在0.25μm工艺下,滤波器实际占用面积约0.01平方毫米,占ΣΔADC总体面积的50%左右,面积得到很好的控制。本文所研究的结果为低成本、高精度ΣΔADC的滤波器设计提供了参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 课题来源及设计目标  9-10
  1.3 论文内容及结构安排  10-11
2 ΣΔADC 原理分析  11-33
  2.1 ADC 概述  11-17
  2.2 ΣΔADC 原理分析  17-24
  2.3 ΣΔADC 的噪声分析  24-32
  2.4 本章小结  32-33
3 ΣΔ调制器建建模仿真及参数的确定  33-40
  3.1 调制器参数确定  33-34
  3.2 调制器建模仿真  34-39
  3.3 本章小结  39-40
4 数字滤波器的设计  40-55
  4.1 滤波器选择  40-41
  4.2 梳状滤波器的设计原理及仿真  41-48
  4.3 梳状滤波器的硬件描述及仿真  48-49
  4.4 梳状滤波器的FPGA 验证  49-51
  4.5 ASIC 综合  51-53
  4.6 布局布线与后仿真  53-54
  4.7 本章小结  54-55
5 ΣΔADC 的实现及测试平台的搭建  55-62
  5.1 PAD 的设计  55-56
  5.2 压焊图、引脚分布及芯片的完成  56-58
  5.3 测试方案及平台的搭建  58-61
  5.4 本章小结  61-62
6 总结  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

适用于ΣΔ ADC的数字滤波器的研究及实现

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