∑-Δ ADC中数字抽取滤波器的多级实现

设计和实现了一个应用于音频∑-Δ模数转换器的数字抽取滤波器.该抽取滤波器采用多级多采样率结构,由梳状滤波器、补偿滤波器和2个FIR半带滤波器构成.补偿滤波器补偿梳状滤波器的通带滚降,补偿后整个抽取滤波器带内纹波小于0.006 dB,同时补偿滤波器实现了2倍降采样,减少了一个FIR半带滤波器的硬件开销.滤波器系数均采用规范符号编码实现,避免使用规模很大的乘法器单元.数字抽取滤波器采用SMIC 0.18μm CMOS工艺实现,芯片测试表明,该滤波器对256倍过采样率、三阶∑-Δ调制器的输出码流进行处理得到的信噪比达到107 dB,能够满足高端音频模数转换器的要求.     

高精度Σ-ΔADC中的数字抽取滤波器设计

设计1个应用于高精度sigma-delta模数转换器(Σ-ΔADC)的数字抽取滤波器。数字抽取滤波器采用0.35μm工艺实现,工作电压为5V。该滤波器采用多级结构,由级联梳状滤波器、补偿滤波器和窄带有限冲击响应半带滤波器组成。通过对各级滤波器的结构、阶数以及系数进行优化设计,有效地缩小了电路面积,降低了滤波器的功耗。所设计的数字抽取滤波器通带频率为21.77kHz,通带波纹系数为±0.01dB,阻带增益衰减120dB。研究结果表明:该滤波器对128倍过采样、二阶Σ-Δ调制器的输出码流进行处理,得到的信噪失真比达102.8dB,数字抽取滤波器功耗仅为49mW,面积约为0.6mm×1.9mm,达到了高精度模数转换器的要求。     

Sigma-Delta调制器的设计与仿真

提出一种基于线性系统分析和仿真拟合的5阶数字Sigma-Delta调制器的设计方法.Simulink仿真结果表明:与过采样率为64的4阶调制器比较,所设计的5阶Sigma-Delta调制器在过采样率降低到只有32的情况下,输出信噪比可以达到104dB,比前者改善了6dB.因此,在相同过采样率下,该5阶调制器可以得到更宽的信号带宽.     

MF200多频中波发射机自适应载波CIC内插滤波器设计

MF200多频中波发射机采用全新的数字调制器技术对音频信号及射频进行处理和分配控制,采用了自适应采样率转换方法对音频信号进行采样率提升同步至载波频域内。针对信号采样率转换及高频音频信号抽样量化失真的问题,采用了CIC数字内插滤波器设计方案。方案对异步采样率转换输出后的音频信号进行固定8倍内插,将音频信号采样率自适应变换到载波频率上,并在调制器音频处理板FPGA上实现。实际测试表明,该方案可以有效解决高频率音频信号抽样量化失真问题,同时,解决了数字调制器中音频信号自适应采样率二次转换问题,可以满足不同载波频率对音频信号采样率转换的需求,进一步提升了发射机的信号失真度指标。     

一种行为级的仿真方法及Sigma-Delta模数转换器的最优化设计

提出了一种行为级仿真方法,可以用于Sigma-Delta模数转换器系统级和行为级设计。与传统的行为级设计方法相比,该方法拥有更高的速度,更加易于使用,并且对于行为级设计来说有更高的效率。采用这种仿真方法,能详细分析模拟电路单元的非理想特性如积分器、比较器、运算放大器等,有助于实现高性能设计。为了验证该设计方法的有效性,设计了一个二阶Sigma-Delta模数转换器,并采用0.13μm混合信号CMOS工艺进行了流片。测试结果显示,调制器可以实现77.2dB的最高信噪比,相当于12.5位量化精度,而功耗仅为5.9mW(包括抽取滤波器为6.2mW)。     

一种可配置数字滤波器设计及其ASIC实现

针对一种行业专网用带宽可变频点可变无线射频芯片的需求,设计一种可配置数字滤波器系统结构。该结构通过CIC滤波器组减少系统中FIR滤波器的阶数和系数,并采用补偿滤波器和增益校正模块减小信号失真;带宽通道配置模块选取CIC滤波器组的抽取因子、FIR滤波器系数等参数,实现带宽可变、频点可变的功能。采用Global Foundry 0.18μm工艺进行ASIC设计,通过系统优化减少数字滤波器内部数据位宽,并采用CSD编码系数等面积优化方法,使版图面积减少30%。研究结果表明:所设计数字滤波器实现了5 kHz~2 MHz等带宽信号的选取,其通带波纹小于0.015 dB,阻带衰减大于55 dB,过渡带宽不大于通带宽度。     

一种24位Delta-Sigma A/D数字抽取滤波器设计

为了可以对天文望远镜环境温度实现更好的监控,本文设计了一种针对天文望远镜温度监控的24位高精度Delta-Sigma(简称D-S)A/D数字抽取滤波器,主要工作包括D-S A/D数字抽取滤波器Matlab建模与仿真、Verilog代码编写和使用SMIC18工艺的数字后端设计.其中有限冲击响应(FIR)抽取滤波器共3级:第1级为级联积分梳状(CIC)滤波器,抽取因子为32;第2级为级联积分梳状补偿滤波器,抽取因子为16;第3级为半带(HB)滤波器,抽取因子为2.最后设计的滤波器的输入信号为4位,采样频率4.096 MHz,输出信号24位,采样频率4kHz,输出信噪比154dB.得到的输出波形满足设计要求.     

全奈奎斯特频带的正交数字上变频器设计

针对数字上变频器存在的功耗大、灵活性差等问题,提出一种低功耗的正交数字上变频器设计方案.采用先混频再进行插值调制的上变频结构,使信号频谱能灵活地搬移到奈奎斯特频带内的任意位置.改进后数字上变频器中的数字控制振荡器和插值滤波器都工作在较低频率上,达到了降低功耗的目的,而且插值滤波器采用了一种新颖的两路结构半带滤波器,将补零、滤波和调制功能融合在一起,通过简单地改变输入信号路径即可实现调制可编程.最后在Xilinx KC705开发套件上进行了仿真实现.仿真结果表明:该设计方案可使信号在全奈奎斯特频带范围内进行上变频,具有功耗低、应用灵活等特征,最高输出频率可达392 MHz,功耗降低33.3%,更加适合应用于高速低功耗的通信系统.     

一种降低对数域滤波器噪声和功耗的方法

针对现代电子设备微型化的需要,对数域滤波器更适合于低电压工作,动态偏置技术可以降低电路系统的噪声和功耗.文中提出了一种动态偏置应用于对数域滤波器中的方法,可以在不改变滤波器传输函数的情况下降低对数滤波器噪声的功耗.以一个三阶差分对数域滤波器的设计为例说明了动态偏置技术的应用.Pspice模拟结果表明,与恒定偏置滤波器相比,当输入信号为最大允许输入信号的1/10时,动态偏置滤波器的输出噪声和功耗分别下降了约17dB和12dB,但滤波器的动态范围基本保持与最大输入信号时相同.     

基于高效抽取滤波器的数字下变频设计

对数字下变频各个模块的构成及原理进行了研究,提出了一种基于高效抽取滤波器的实现方案,用查表法产生数字混频所需的高采样率的数字本振信号,用梳状滤波器和半带滤波器级联实现数字下变频的抽取和滤波.方案中多处使用了查表法,它相对于传统方法有节省资源,速度快,易于实现的优点.设计中调用了ALTREA参数化模块库中的资源,充分利用了芯片的硬件资源,从而提高了运算速度.还给出了半带滤波器的一个设计实例.该方案已通过FPGA验证.     

无线电监测接收机中的DDC研究

提出了一种高效数字下变频器(DDC)实现方法. 基于4倍中频采样技术和多相抽取半带滤波结构改进的高效DDC实现结构,相当于仅使用了一个多相抽取半带滤波器实现了I,Q两路信号的输出,降低了运算复杂度,资源节省79%,功耗降低约60mW. 设计实例验证了该方法的正确性与高效性.     

频响改善的低功耗CIC抽取滤波器

针对传统递归型CIC(cascaded-integrated comb filters)抽取滤波器功耗较大、频率响应特性不理想的缺陷,设计了一种改进的非递归型CIC抽取滤波器.利用降序素数分解和多相分解使CIC滤波器以多级多相的低功耗结构实现,通过适当增大级联因子提高抽取器的混叠抑制比,同时利用一个2阶的SIN型补偿滤...     

Analysis of realizable rational decimated nonuniform filter banks with direct structure

In the design of nonuniform filter banks （NUFBs） with direct structure, the location of each analysis filter, corresponding to the sampling factor satisfying maximal decimation condition, should be set properly to avoid large aliasing. In this paper, a necessary and sufficient condition for the setting of the location of each analysis filter is derived. The NUFBs, we focus on, have rational decimation factors. Based on the derived condition, the frequency support of each analysis filter for the realizable NUFBs can be determined directly in such a way that the analysis filters can extract the corresponding bands of the input signal. This provides a guideline for the design of NUFBs with direct structure in choosing proper locations of analysis filters.     

新型高频高线性CMOS跨导线性电流模乘/除法器设计

针对传统CMOS电流乘除法器存在线性度不高、工作频率低等缺点,提出一种以平方根电路、平方/除法器电路为核心的基于MOS管跨导线性原理的新型高频高线性CMOS电流模乘/除法器。在TSMC0.35μm CMOS集成工艺下进行HSPICE仿真测试表明:该电路在3V电源电压下,-3dB带宽可达到35.1MHz,电源静态功耗为202.68μW,输出电流为0～25.1μA,非线性误差为0.85%,总谐波失真为0.14%。本文提出的乘除法器电路与Tanno、Lopez等提出的基于跨导线性原理的乘除法器电路相比,优点在于-3dB带宽提高了,功耗降低了,电源电压降低了,线性度提高了,精度提高了,并且采用了相对更先进的0.35μmCMOS工艺,可缩小芯片面积,节约成本。     

一种基于位线电荷循环的低功耗SRAM阵列设计

为了降低静态随机存储器(SRAM)的动态功耗, 提出一种基于位线电荷循环的读写辅助电路的SRAM阵列。与传统设计性比, 辅助电路中转和保存了在读写操作中本该被直接泄放掉的位线电荷, 并重新用于下一个周期的位线充电。提出的SRAM存储器采用标准14 nm FinFET spice模型搭建, 电源供电电压为0.8 V。仿真结果表明, 与传统设计相比, 提出的存储阵列的功耗可以降低23％~43％, 并将SNM 和WNM至少提高25％和647.9％。     

全相位2种半带滤波器及在滤波器组中的应用

提出了基于频率采样法的2种全相位数字滤波器实现结构及其设计方法，完善了全相位数字滤波器的理论，并证明这2种滤波器幅频响应在0-1之间，无负值，严格零相位．根据滤波器长度和滤波响应向量的不同．设计了2种无过渡点的全相位芈带滤波器，谱分解时无需加抬高因子，精度高，可设计功率互补特性良好的二通道完全重构QMF组．实验证明，由此得到的二通道完全重建QMF组的功率互补对数幅频特性可达10^-8dB．而传统方法仅能达到10^-3dB，具有很高的重建精度．     

软件无线电中的数字下变频技术研究

论述了数字下变频器的结构,探讨了采用查表方法实现数字控制振荡器,利用线性内插方法结合级联积分梳妆滤波器实现分数比抽取滤波,从而达到降低数字下变频器复杂性的目的,使得数字下变频处理可以在通用数字信号处理芯片中用软件实现.利用该算法提高了数字下变频器的处理速率,实现了数字载波控制和抽取滤波可编程.     

一种超低功耗模数转换器的设计与仿真

为了降低电子终端设备的功耗,文中提出了一种基于C-2C电容阵列DAC的超低功耗SAR ADC。首先,通过使用C-2C电容和三电平转换方案,文中的电容阵列DAC转换能耗相比传统结构降低99.41%,面积减少87.2%。接着,采用基于动态逻辑的逐次逼近寄存器（SAR）和两级全动态比较降低SAR ADC整体功耗。最后,SAR ADC在180nm CMOS工艺下进行设计与仿真。仿真结果表明:在1V电源电压,100kS/s的采样频率下,ADC的信噪失真比（SNDR）为61.59dB,有效位（ENOB）为9.93位,总功耗为0.188W,品质因素（FOM）值为1.9fJ/Conv.-step。文中设计的超低功耗SAR ADC适用于低功耗电子终端设备。     

一种设计频率特性有间断滤波器的新方法

为设计出具有艮好的间断频率特性的滤波器，引入了新型的全相位设计法．深入剖析了全相位设计法从传统频率采样法衍生的内在机理，证明了全相位滤波器的频率响应函数等于频率采样向量与卷积窗频谱的离散卷积这一结论，该结论很好地解释了全相位设计法适合设计间断频率特性滤波器的原因．仿真试验结果表明，全相位设计法设计出的陷波器具有较好的传输特性，阻带衰减可达-300dB．     

二阶ΣΔ A/D 转换器抽取滤波器VLSI设计和实现

描述了一种针对高精度要求的二阶ΣΔ A/D转化器抽取滤波器设计和硬件实现的解决方案;提出了一种能够实现2倍抽取的通用无乘法器硬件实现结构,该结构能有效实施半带滤波器和其他高阶FIR的2倍抽取功能。整个滤波器采用无RAM/ROM技术,实现了低通带文波、窄过渡带、高阻带衰减和高抽取率的系统要求,以很低的硬件代价实现了一个16位精度的ΣΔ A/D转换器。