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时间:2019-02-03
《16bit音频过采样dac的fpga设计实现》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要基于∑一△噪声整形技术和过采样技术的数模转换器(DAC)可以可靠地把数字信号转换成为高精度的模拟信号。采用这一结构进行数模转换具有诸多优点,例如极低的失配噪声和高的可靠性,便于作为IP模块嵌入到其他芯片系统中等,更重要的是可以得到其他DAC结构所无法达到的精度和动态范围。在高精度测量、音频转换、汽车电子等领域有着广泛的应用价值。由于非线性和不稳定性的存在,高阶∑一△调制器的设计与实现存在较大的难度。本设计综合大量文献中的经验原则和方法,首先阐述了∑一△调制器的一般原理,并讨论了一般结构调制器的设计过程,然后描述了稳定的
2、高阶高精度调制器的设计流程。根据市场需求,设定了整个设计方案的性能指标,并据此设计了达到16bit精度和满量程输入范围的三阶128倍过采样调制器。本设计采用∑一△结构,根据系统要求设计了量化器位数、调制器过采样比和阶数。在分析高阶单环路调制器稳定性的基础上,成功设计了六位量化三阶单环路调制器结构。在16比特的输入信号下,达到了90dB左右的信噪比。该设计已经在Cyclone系列FPGA器件下得到硬件实现和验证,并实现了实时音频验证。测试表明,该DAC模块输出信号的信噪比能满足16比特数据转换应用的分辨率要求,并具备良好的兼
3、容性和通用性。本设计可作为IP核广泛地在其他系统中进行复用,具有很强的应用性和一定的创新性。关键词:数模转换器;∑一△调制;过采样;高精度;实时音频验证AbqtractAbstractDi百tal.to—analogConvenor(DAC),basedon∑-△noise-sh印ingandov野s锄plingtecllIliques,canconVertdi西talsi印a1tohi曲res01utionanalogsi印alreliably.IthausmanyadVantagesinconVening,suchas
4、theultimatelowmismatch,hi曲reliabil时andbeingabletoeInbedtootllerSOCasa11IP—coremodule.Themoreimp吲antisits11i曲res01“onanddyll锄icraIlgecomp撕ngtootherDACstmctures.Therefore,itiswidelyusedi11hi曲一res01utionmeasurements,audioconVertin&carelectromcs,andotller右elds.nisdi衔c
5、ulttodesignandimplerIlemahigh—order∑一△modulatorduetomenon.1ine撕ty觚dthenon—stability.BaLsedonasynmesisofmanyempiricalp血cipalsaJldmemods丘omref打ences,thebasicprinciplesof∑-△modulatorisdescribedinthisp印eratfirst.Andthedesi朗nowofmodulatorwithconunonstnlctureisdiscuSsed
6、.Then,adesignflowofstable,m曲一orderandhigh—resolutionmodulatorisproposed.Theperf.orm距cepar锄etersofsuchmodulatordesignscheⅡlearespecifiedaccordingtomemarketrequir锄ent.Basedonthescheme,al6-bitres01ution,m11.scaleinputrangeaIldthree—order128oVer.s细plingmodulatordesign
7、isaccomplishedinmisp印er.∑.△stmcnIreisadoptedint11isp印er,thequantizationbit,oVers锄plingratioandorderoft11emodulatoraredetemlinedfollowingthesystemrequir锄ent.Sixbitquantiza,tioIl't11ree—ordersin酉e-loopstmcturemodulatorisimplementedafterade印stabilityanalysisofhi曲一ord
8、ersingle-100pmodulator.Thisdesi盟haSbeenhnpl饿entedandv积6ed0ntheCycloneFPGApl妇I蕊,withthereal—timeaudriosi印a1v耐fication.TestingresultsindicatesthatmeSNRofm
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