陀螺系統(tǒng)中高精度Σ-ΔADC的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文主要研究的是Sigma-Delta ADC中數(shù)字電路部分抽取濾波器的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試。本文的課題背景是陀螺系統(tǒng)中高精度Sigma-Delta ADC的應(yīng)用，在陀螺系統(tǒng)中，ADC負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字離散信號(hào)，其精度大小對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的精度起到至關(guān)重要的作用，而數(shù)字抽取濾波器是Sigma-Delta ADC的重要組成部分。因此，對(duì)高精度低功耗數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)研究意義重大。
　　本文的CIC濾波器采用了置換原則，將其結(jié)構(gòu)進(jìn)行置換，降低

2、了差分電路的工作頻率，減少了功耗。寄存器數(shù)量也大大減少，達(dá)到了減小面積的效果。在傳統(tǒng)的128倍降采樣濾波器設(shè)計(jì)中，通常采用3級(jí)級(jí)聯(lián)的濾波結(jié)構(gòu)。本文為了進(jìn)一步減少面積與功耗，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用一種無(wú)乘法器的CIC補(bǔ)償濾波器，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償濾波器相比，其面積減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)。但該補(bǔ)償濾波器并不能滿足抗混疊作用，因此在補(bǔ)償濾波器之后增加一級(jí)半帶濾波器進(jìn)行抗混疊濾波，半帶濾波器所用資源僅為原CIC補(bǔ)償濾波器的一半。因此，本文改進(jìn)的四級(jí)級(jí)

3、聯(lián)128倍降采樣濾波器面積更小、功耗更低。測(cè)試結(jié)果表明，在滿足設(shè)計(jì)精度的條件下，該結(jié)構(gòu)節(jié)省了10％的芯片面積。
　　本文的128倍數(shù)字抽取濾波器的主要參數(shù)指標(biāo)為信號(hào)帶寬1KHz，通帶紋波0.01dB，阻帶衰減100dB，本底噪聲-130dB，輸出數(shù)字信號(hào)位數(shù)為24bit。本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了matlab行為級(jí)仿真，modelsim軟件前級(jí)仿真，DC綜合，并使用Synopsys公司的SOC Encounter工具進(jìn)行布局布線，采用0.35μ