低功耗數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，生物醫(yī)學(xué)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備以及手機(jī)等便攜式設(shè)備的發(fā)展越來越快，越來越強(qiáng)大的處理功能，越來越快的運(yùn)行速度，不可避免的帶來了龐大的功耗。并且，隨著工藝線寬的不斷縮小，芯片的功率密度不斷上升，然而電池技術(shù)一直沒有突破性進(jìn)展，因此電池的續(xù)航能力成為了制約這些便攜式設(shè)備發(fā)展的一大重要原因。因此，低功耗技術(shù)的發(fā)展勢(shì)在必行。在數(shù)字信號(hào)處理方向，數(shù)字濾波器由于其各種優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，其中 FIR濾波器憑借其線性相位特性尤其受到青睞，并且常被

2、應(yīng)用于如助聽器一類的醫(yī)療設(shè)備中。所以，研究FIR濾波器有非常廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，由于數(shù)字電路一般都是根據(jù)最差情況設(shè)計(jì)的，然而這種最差情況極少出現(xiàn)，所以勢(shì)必會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此，可以通過犧牲一部分結(jié)果精確度的辦法來降低資源消耗，這就是近似計(jì)算理論。近似計(jì)算理論最早應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，而后憑借其優(yōu)秀的效果被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文基于近似計(jì)算理論，在硬件、功耗等資源消耗與運(yùn)算結(jié)果精確度之間進(jìn)行權(quán)衡，設(shè)計(jì)了一種低功耗數(shù)字FIR濾波器。

3、>　　首先，本文介紹了半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)在所面臨的困難，闡述了研究低功耗技術(shù)的價(jià)值，并對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的發(fā)展作了介紹，分析了設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的意義。其次，本文介紹了數(shù)字電路功耗的組成部分，產(chǎn)生原因以及計(jì)算方式，從設(shè)計(jì)層次入手介紹了一些低功耗技術(shù)方法，并且介紹了數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論與近似計(jì)算理論。之后，本文研究了數(shù)字電路中非常常用的乘法器，設(shè)計(jì)了一種非常適用于數(shù)字濾波器的，補(bǔ)償電路簡(jiǎn)單并且誤差較小的基于CSD編碼的截位補(bǔ)償乘法器