∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-digital Converter,ADC）作為一種低速高精度的過采樣ADC,由于其低功耗、高線性度和高分辨率的特性,近些年來,在數(shù)字信號處理、數(shù)字通信系統(tǒng)、高保真音視頻、精密測量等方面獲得了廣泛的應(yīng)用�！�-△ADC的組成包括兩個部分:∑-△調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器�！�-△調(diào)制器主要負(fù)責(zé)將輸入信號進行調(diào)制,然后輸出高速低精度的數(shù)字信號。數(shù)字抽取濾波器主要負(fù)責(zé)將該高速低精度的數(shù)字信號進行濾波和降采樣,使其以Nyquist速率輸出高精度的數(shù)字信號。一般而言,∑-△ADC的精度和轉(zhuǎn)換速度主要取決于調(diào)制器,面積和功耗則主要由數(shù)字抽取濾波器來決定。顯然,高功耗大面積的產(chǎn)品已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,本文的目的旨在于設(shè)計一款低功耗小面積的數(shù)字抽取濾波器,用于16位的∑-△ADC中。本文設(shè)計的數(shù)字抽取濾波器立足于實際的工程應(yīng)用,經(jīng)過對比考慮,最終選用了級聯(lián)積分梳狀（Cascade Integrated Comb,ClC）濾波器、有限沖激響應(yīng)補償（Finite-impulse-response Compensator,CFIR）濾波器和半帶（Half-band,H... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究意義
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 ∑-△ADC的基本原理和架構(gòu)
    2.1 ADC的基本原理
    2.2 ADC的性能指標(biāo)參數(shù)
        2.2.1 靜態(tài)指標(biāo)
        2.2.2 動態(tài)指標(biāo)
    2.3 E-△ADC的基本原理
        2.3.1 ∑-△調(diào)制理論
        2.3.2 數(shù)字濾波理論
    2.4 ∑-A ADC的基本架構(gòu)
        2.4.1 ∑-△調(diào)制器的一般架構(gòu)
        2.4.2 數(shù)字抽取濾波器的一般架構(gòu)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 數(shù)字抽取濾波器的系統(tǒng)級設(shè)計
    3.1 設(shè)計指標(biāo)
    3.2 數(shù)字抽取濾波器的架構(gòu)選取
    3.3 數(shù)字抽取濾波器的Simulink建模
        3.3.1 CIC濾波器設(shè)計
        3.3.2 CFIR濾波器設(shè)計
        3.3.3 HB濾波器設(shè)計
        3.3.4 Simulink 仿真
    3.4 數(shù)字抽取濾波器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.4.1 改進型Hogenauer結(jié)構(gòu)CIC濾波器
        3.4.2 運用奇偶優(yōu)化法技術(shù)CFIR濾波器和HB濾波器
        3.4.3 改進結(jié)構(gòu)的Simulink仿真
    3.5 Simulink建模和仿真時需要注意的幾個問題
        3.5.1 相干采樣問題
        3.5.2 數(shù)據(jù)區(qū)間選擇問題
    3.6 本章小結(jié)
第4章 數(shù)字抽取濾波器的RTL級電路設(shè)計
    4.1 采用的算法技術(shù)
        4.1.1 CSD編碼
        4.1.2 乘法實現(xiàn)
        4.1.3 字長處理
        4.1.4 誤差校準(zhǔn)
        4.1.5 精簡除法器
    4.2 RTL級電路設(shè)計
        4.2.1 復(fù)位模塊設(shè)計
        4.2.2 時鐘模塊設(shè)計
        4.2.3 CIC濾波器模塊設(shè)計
        4.2.4 CFIR濾波器和HB濾波器模塊設(shè)計
        4.2.5 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒模塊設(shè)計
        4.2.6 誤差校準(zhǔn)模塊設(shè)計
        4.2.7 串行外設(shè)接口模塊設(shè)計
        4.2.8 雙向端口邏輯設(shè)計
        4.2.9 數(shù)字抽取濾波器頂層設(shè)計
    4.3 ModelSim仿真與MATLAB 分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 數(shù)字抽取濾波器的板級驗證和后端設(shè)計
    5.1 FPGA板級驗證
        5.1.1 板級驗證的必要性
        5.1.2 板級驗證的過程和結(jié)果分析
    5.2 數(shù)字抽取濾波器的后端設(shè)計
        5.2.1 數(shù)字ASIC設(shè)計流程
        5.2.2 后端設(shè)計
    5.3 后仿真及MATLAB分析
    5.4 線性度分析
    5.5 流片測試
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
附錄A 多相分解的Verilog核心代碼
附錄B 雙向端口通信的Verilog核心代碼


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種用于Σ-ΔADC的低功耗數(shù)字抽取濾波器[J]. 汪杰,劉慧君,謝亮,金湘亮.  電子元件與材料. 2017(11)
[2]High-Performance FP Divider with Sharing Multipliers Based on Goldschmidt Algorithm[J]. HE Tingting,CHEN Jiyang,LEI Yuanwu,PENG Yuanxi,ZHU Baozhou.  Chinese Journal of Electronics. 2017(02)
[3]一種24位Delta-Sigma A/D數(shù)字抽取濾波器設(shè)計[J]. 駱麗,李曉玥,曾俊琦,徐子軒.  北京交通大學(xué)學(xué)報. 2016(05)
[4]一種用于音頻信號的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計[J]. 吳書園,張海英,衛(wèi)寶躍.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2015(06)
[5]相干采樣在混合信號模塊校準(zhǔn)中的應(yīng)用[J]. 吳丹.  計算機與數(shù)字工程. 2012(06)
[6]基于Matlab的Sigma-Delta ADC中抽取濾波器設(shè)計與分析[J]. 羅燕,唐寧,何穎子.  電聲技術(shù). 2008(11)
[7]基于加減交替法除法器的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 潘明,許勇.  微計算機信息. 2008(26)
[8]二階ΣΔA/D轉(zhuǎn)換器抽取濾波器VLSI設(shè)計和實現(xiàn)（英文）[J]. 彭春干,于敦山,尚天秀,盛世敏.  北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(03)
[9]基于Verilog HDL雙向端口的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 李雪梅,路而紅.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2006(14)

博士論文
[1]高精度sigma-delta ADC的研究與設(shè)計[D]. 吳笑峰.西安電子科技大學(xué) 2009
[2]高性能∑△模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計[D]. 易婷.復(fù)旦大學(xué) 2002

碩士論文
[1]一種16位雙采樣Sigma-Delta調(diào)制器的研究與設(shè)計[D]. 田也.湘潭大學(xué) 2017
[2]∑-ΔADC中低功耗抽取濾波器的設(shè)計[D]. 王龍生.湘潭大學(xué) 2014
[3]Sigma-Delta ADC數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計與優(yōu)化[D]. 尚文明.電子科技大學(xué) 2013
[4]高速高精度pipeline ADC測試的研究[D]. 劉俊逸.西安電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3016020