过采样调制降采样抽取

一、Sigma-Delta调制器结构及仿真00.511.522.533.544.5x105-180-160-140-120-100-80-60-40-200X:3000Y:-12.3HzdBPSDVersion20150530X:3156Y:-110.6幅值3000Hz400mv98dB1500200025003000350040004500-140-120-100-80-60-40-20X:3000Y:-18.32HzdBPSDVersion20150530X:2842Y:-106.6幅值200mV88dB5001000150020002500300035004000450050005500-140-120-100-80-60-40-20X:3000Y:-14.8HzdBPSDVersion20150530X:2921Y:-93.8幅值300mv76dB二、抽取滤波器设计-10000100020003000400050006000-20-10010203040506070X:3000Y:67.33HzdBPSDVersion20150530X:6000Y:14正负0.5V-5000500100015002000250030003500-20-1001020304050607080X:3000Y:67.34HzdBPSDVersion20150530X:3360Y:-11.0401输出2800290030003100320033003400-120-100-80-60-40-20X:3000Y:-17.37HzdBPSDVersion20150530X:3025Y:-99.830500100015002000250030003500400045002030405060708090100110X:3000Y:102.2HzdBPSDVersion20150530X:3580Y:14.100.511.522.533.544.5x105-60-40-20020406080100120X:3000Y:102.2HzdBPSDVersion20150530X:3580Y:14.10500100015002000250030003500-150-100-50050100X:300Y:-17.37HzdBPSDVersion20150530X:3430Y:-154.1X:1625Y:-132.3X:300Y:103X:3485Y:22.04CIC滤波器设计CIC滤波器的基本原理N级CIC抽取滤波器的基本框图如图1所示。从图中可知,CIC抽取滤波器主要由N级积分器(Integrator)、抽取器(Decimation)和N级梳状滤波器(CombFilter)三部分组成。其中,N级积分器工作在高采样频率fs下。每级积分器都是一个反馈系数为1的单极点IIR滤波器,其传递函数为:11()11Hzz，单级积分器基本实现框图如图2-1所示。图2-1N级CIC抽取滤波器基本框图图2-2单级积分器的基本实现框图CIC抽取滤波器的梳状部分工作在较低的频率fs/R(R是整数倍的频率变换因子)。梳状部分由N级梳状滤波器组成,以fs/R为参照,每级微分延迟M个样本。M影响滤波器频率响应,工程实现中一般取值为1或2。以fs为参照,单级梳状滤波器的传递函数为：Hc(z)=1-z-RM,当M=1,以fs/R为参照时,传递函数为Hc(z)=1-Z-1单级梳状滤波器基本实现框图如图2-3所示。图2-3单级梳状滤波器的基本实现框图在积分器和梳状滤波器之间是一个速率转换器(抽取器),转换器将最后一级积分器的输出数据速率从fs降到fs/R(将多余的样本丢弃)。以fs为参照，可以推出整个CIC滤波器的传递函数为RMN11N(1z)()()()(1z)HzHzHcz可以看出,H(z)有RMN个零点和N个极点。RM个零点是由(1-z-RM)产生的,处于2P/(RM)(或fs/RM频率)弧度处,圆心起始于z=1。每个不同的零点都重复N次。H(z)的N个极点位于z=1处,可以看出这些极点已经被CIC滤波器的N个零点抵消掉了。其最大动态范围增长出现在DC频率(也就是z=1)。最大动态范围增长是:Bgrow=(RM)N或bgrow=log2Bgrow=Nlog2RM通过观察梳状滤波器和积分器的结构,可以发现:无须乘法运算。事实上,在积分器的反馈回路中有一个乘1操作,在梳状滤波器的前馈回路中也有一个乘-1的操作,但这可以通过简单的取反实现。由于无乘法器,使得电路复杂性大大降低,从而与一般的FIR和IIR相比节省很多资源,这也是CIC滤波器受到广泛应用的原因之一。三、半带滤波器fdatool