一种应用于Sigma-Delta音频DAC的低功耗内插滤波器的研究与设计.pdf

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1、论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4．评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4．委员5：答辩日期：浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得澎姿态堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学

2、位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日浙江大学硕士学位论文摘要频技术的飞速发展和便携式电子设备的迅速普及，使得市场对视音转换器的需求迅速增长。同时，集成电路工作频率、集成度的迅速上升和电路功能的不断增强使得芯片的功耗随之上升。因此，音视频系统中

3、DAC芯片的低功耗设计具有重要意义。有鉴于此，本论文将就Sigma．Delta音频DAC中内插滤波器的低功耗设计开展研究。论文在对数字集成电路低功耗设计的现有技术进行调研与分析基础上，详细分析了Sigma．DeltaDAC的系统原理和组成。通过对内插过程进行数学分析推导出了内插滤波器的时域、频域响应特性表达式。对系统结构进行分析，确定了使用多级内插滤波器级联的实现方案。然后通过比较常见的级联模块的功耗，确定了三级级联半带滤波器加采样保持电路的系统结构。通过权衡三级之间的通带频率，阻带频率，通带纹波和阻带衰减等参数，利用Matlab对

4、半带滤波器的系数进行优化。在完成系统级设计之后对每级半带滤波器进行结构级、算法级、逻辑级的功耗优化。采用折叠结构共享硬件以节省硬件开销。通过后移升采样模块的位置以降低电路的工作频率，从而降低功耗。通过算法优化，减少滤波器的系数，从而降低逻辑运算量，优化功耗。根据算法优化确定的新传递函数，提出了一种经过改进的半带滤波器多相结构。根据新结构的级联特性，进行系数截断优化。通过减少系数的量化位数，来进一步降低功耗。最后代码实现时使用移位操作矛a,-hN法操作代替乘法器，以节省硬件开销。在完成内插滤波器的Verilog描述后，进行FPGA验证

5、从而保证所设计硬件的可实现性，同时验证功耗优化的效果。仿真结果表明所设计的内插滤波器，比传统级联结构实现的内插滤波器节省约20％的功耗。关键词：Sigma·DeltaDAC；低功耗；内插滤波器；半带滤波器浙江大学硕士学位论文AbstractAstherapiddevelopmentofthedigitalaudio／videotechnologyandtherapidpopularizationofportableelectronicdevices，themarketdemandsondataconvertersapplicable

6、toaudio／videotechnologyarequicklyincreasing．Meanwhile，thefastriseofoperatingfrequencyandintegrationlevelaswellasthefunctiongrowingofintegratedcircuit(IC)makesitspowerconsumptioncontinuouslyrising．Thus，theresearchonlowpowerdesignofDACinaudio／videosystemhasgreatsignifica

7、nce．Inviewofthis，thisthesisfocusedontheresearchonlowpowerdesignoftheinterpolationfilterfortheSigma-DeltaAudioDAC．BasedonextensivestudyofcurrentprogressonlowpowerdesignofdigitalIC，thesystemprincipleandarchitectureofSigma-DeltaDACisanalyzedindetail．Throughthemathematical

8、analysisofinterpolatingprocess，thetimedomainandfrequencydomaintransferfunctionsarederived．Andthenthesystemarchitectur