本文關(guān)鍵詞： 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 分辨率可配置 數(shù)字抽取濾波器 CIC濾波器 低功耗　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著集成芯片的廣泛使用,超大規(guī)模集成電路也向著高速度、低功耗的方向快速發(fā)展。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是集成芯片中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵哪K,ΣΔADC也在近年來模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究設(shè)計(jì)及應(yīng)用中異常突出。數(shù)字抽取濾波器是ΣΔADC的重要組成模塊,基于此背景,本文設(shè)計(jì)了適用于ΣΔADC的分辨率可配置的數(shù)字抽取濾波器。ΣΔADC主要包括ΣΔ調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器兩個(gè)模塊,所以本論文先對ΣΔADC和調(diào)制器的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了深入的分析研究。ΣΔADC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)過過采樣、噪聲整形、抽取和濾波四個(gè)階段,ΣΔ調(diào)制器完成過采樣和噪聲整形兩個(gè)任務(wù),并以此提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率;數(shù)字抽取濾波器完成抽取和濾波。數(shù)字濾波器一般分為FIR濾波器和IIR濾波器兩種,而常用的FIR濾波器有級聯(lián)積分梳狀濾波器、補(bǔ)償濾波器和半帶濾波器。級聯(lián)積分梳狀(CIC)濾波器是其中結(jié)構(gòu)最簡單的一種濾波器結(jié)構(gòu),被經(jīng)常用于多級數(shù)字濾波器的第一級。而在工業(yè)用ΣΔADC中,由于對轉(zhuǎn)換精度及濾波的要求不高,所以也通常只用CIC濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)字抽取濾波。本次設(shè)計(jì)采用的是單級的積分梳狀濾波器結(jié)構(gòu),由于設(shè)計(jì)要求并行輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值,所以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的變換,并在此基礎(chǔ)上通過改變降采樣率進(jìn)行分辨率可配置,32~4096倍的降采樣率分別對應(yīng)5~12bit的分辨率。在論文設(shè)計(jì)部分分別對串行輸出單級CIC濾波器和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換后的并行輸出濾波器進(jìn)行了功耗和面積的比較,綜合設(shè)計(jì)要求,采用并行輸出數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)。論文采用SMIC 0.18μm 3.3V Mix Signal 1P5M工藝對分辨率可配置數(shù)字抽取濾波器進(jìn)行仿真驗(yàn)證。ΣΔ調(diào)制器輸出有效分辨率達(dá)到11.66bit,數(shù)字抽取濾波器輸出有效分辨率達(dá)到11.55bit,由于最高位為符號位,所以滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)分辨率可配置電路實(shí)現(xiàn)了低功耗設(shè)計(jì)。
[Abstract]:With the wide use of integrated chips, VLSI is also developing rapidly in the direction of high speed and low power consumption. Analog-to-digital converter (ADC) is the core module of data conversion and transmission in integrated chips. 危 螖 ADC is also prominent in the research, design and application of ADC in recent years. Digital decimation filter is an important module of 危 螖 ADC, based on this background. A digital decimation filter with configurable resolution for 危 螖 ADC is designed in this paper. 危 螖 ADC consists of two modules: 危 螖 modulator and digital decimation filter. In this paper, the theoretical basis of 危 螖 ADC and modulator is analyzed. The data conversion of 危 螖 ADC is oversampled, noise shaping, decimated and filtered. The 危 螖 modulator accomplishes the tasks of oversampling and noise shaping, and improves the resolution of the ADC. Digital decimation filter completes decimation and filtering. Digital filter is generally divided into two types: FIR filter and IIR filter, while the commonly used FIR filter has cascaded integral comb filter. The cascade integral comb filter is one of the simplest filter structures. It is often used in the first stage of multistage digital filters. In industrial 危 螖 ADC, the conversion accuracy and filtering requirements are not high. So we usually only use the CIC filter structure to realize digital decimation filter. This design uses a single-stage integrated comb filter structure, because of the design requirements of the parallel output data converted digital value. Therefore, the structure of the transformation, and on this basis by changing the sampling rate of the resolution can be configured. In the design part of the thesis, the single-stage CIC filter with serial output and the parallel output filter after structure conversion are used to consume power respectively. And the area. Comprehensive design requirements. Parallel output digital filter structure is adopted. SMIC 0.18 渭 m 3.3V Mix Signal is used in this paper. 1P5M process is used to verify the resolution configurable digital decimation filter. The effective resolution of 危 螖 modulator output is 11.66 bit. The output effective resolution of the digital decimation filter is 11.55 bit. because the highest bit is the symbol bit, it meets the design requirements. At the same time, the resolution configurable circuit realizes the design of low power consumption.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN713

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本文編號：1457999