低功耗64倍CIC滤波器设计：减小功耗与面积的高精度解决方案

本文主要探讨了一种低功耗64倍降采样多级数字抽取滤波器的设计方法。在传统数字抽取滤波器面临功耗和面积资源占用较大的问题时，设计者提出了一种创新的解决方案。该滤波器由级联积分梳状滤波器、补偿FIR滤波器和半带滤波器构成，旨在在保证∑-Δ ADC转换的高精度前提下，显著降低系统的功耗和面积需求。 在设计中，关键的技术改进包括：多级级联积分梳状（CIC）滤波器采用置换原则来优化各级级数，采用非递归结构以减少复杂度和功耗；同时，引入多相结构于补偿滤波器和半带滤波器中，进一步节省硬件资源。通过这种方法，系统能够在处理高精度信号如音频信号（44kHz奈奎斯特采样频率）时，有效地降低量化噪声的影响，确保输出数据信噪比达到15位有效位数，满足高速性能要求。 在实际测试过程中，研究人员将∑-Δ调制器的输出信号作为激励源，利用Matlab系统进行仿真验证，通过FPGA进行实际操作，并对处理后的信号进行快速傅立叶变换（FFT）分析。结果显示，这种设计不仅在理论性能上表现出色，而且在实际应用中的功耗控制和速度匹配上也达到了预期效果。 本文的研究提供了一个有效的低功耗解决方案，适用于对功耗敏感的高性能信号处理应用，如音频信号处理系统，为数字信号处理领域的硬件设计提供了新的参考。通过优化级联结构和滤波器组件，本文的工作有助于提升电子设备的整体能效，是信号调理领域的重要进展。