基于即時數(shù)字濾波器的高精度∑-△ADC設(shè)計(jì)研究.pdf

1、∑-ΔADC采用過采樣和噪聲整形技術(shù)大大提高了信噪比，廣泛應(yīng)用于高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，正在朝著高精度、低成本、低功耗的方向發(fā)展，其中的關(guān)鍵模塊是影響整個芯片性能的主要因素。因此研究高階∑-Δ調(diào)制器的穩(wěn)定性，優(yōu)化高階數(shù)字濾波器面積，并實(shí)現(xiàn)快速輸出有效轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的即時數(shù)字濾波器具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文在深入研究∑-ΔADC基本架構(gòu)及其原理的基礎(chǔ)上，首先從提高信噪比的角度介紹了∑-Δ調(diào)制器的低高階實(shí)現(xiàn)電路，并采用根軌跡法對其穩(wěn)定性進(jìn)行了分析

2、。然后介紹了數(shù)字濾波器的兩種常用實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)Hogenauer CIC和Multirate，分別對它們的面積和功耗進(jìn)行了分析比較，并研究高精度低速∑-Δ ADC芯片的模擬電路和數(shù)字電路的功耗比重，來選擇具有面積優(yōu)勢的Hogenauer CIC結(jié)構(gòu)，最后對其進(jìn)行了面積優(yōu)化。接著根據(jù)應(yīng)用場合對于建立時間和精度的不同需求，介紹了采用零延遲技術(shù)實(shí)現(xiàn)即時數(shù)字濾波器的兩個方法，包括高低階組合方法和高低速組合方法。最后介紹了兩個四階即時數(shù)字濾波器的硬件實(shí)

3、現(xiàn)，包括電路設(shè)計(jì)和FPGA驗(yàn)證。
　　論文工作的主要成果體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)采用根軌跡法分析一位單環(huán)∑-Δ調(diào)制器開環(huán)傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)分布和穩(wěn)定性，并通過Simulink進(jìn)行數(shù)字建模，分析驗(yàn)證了根軌跡法研究∑-Δ調(diào)制器穩(wěn)定性的可行性。
　　(2)通過對傳統(tǒng)Hogenauer CIC結(jié)構(gòu)進(jìn)行面積優(yōu)化，包括優(yōu)化微分器部分的延時單元和優(yōu)化最后一級輸出數(shù)據(jù)位寬，相比傳統(tǒng)Hogenauer CIC結(jié)構(gòu)，面積減少了16％