16位∑-△ADC降采样滤波器设计与实现

"单片机与DSP中的∑-△ADC的降采样滤波器的设计与实现，关注于提高转换器的性能和降低抽样频率。" 本文探讨了在单片机与DSP应用中，如何设计和实现∑-△模数转换器（ADC）中的降采样滤波器。过采样∑-△ADC技术因其高精度和易于采用数字CMOS工艺的优势，在诸多领域，尤其是片上系统（SOC）中得到广泛使用。这种ADC通过过采样和低位量化相结合，能有效处理噪声，将其推至高频段，同时提供高分辨率和简单的量化结构。 降采样滤波器是过采样∑-△ADC的关键组件，其作用在于滤除基带信号的噪声并把采样频率降至最低必要水平，以满足奈奎斯特采样定理。当前，国内对∑-△ADC的研究多聚焦于音频范围，带宽通常限制在20kHz。本文则介绍了针对150kHz带宽、16bit分辨率的∑-△ADC所设计的降采样滤波器方案。 文章进一步阐述了∑-△ADC的一些关键性能指标： 1. 信号与噪声加失真比(SINAD)：SINAD是衡量ADC性能的重要指标，它比较了信号的RMS值与包含噪声和失真的RMS值，包括谐波成分。 2. 信噪比(RSN)：RSN是信号的RMS值与噪声RMS值的比值，反映信号纯净度。 3. 无杂散动态范围(SFDR)：SFDR定义为信号幅度与最大的非线性产物（杂散）幅度的比值。 4. 总谐波失真(THD)：THD是输入信号谐波成分的RMS值与输入信号RMS值的比率，反映了非线性失真的程度。 5. 有效位数(ENOB)：ENOB可以通过SINAD计算得出，是衡量ADC实际分辨率的一个重要参数。 设计目标是实现ENOB至少14位，SINAD大于86dB，SFDR大于92dB，THD小于-90dB，信号带宽150kHz，且精度为16位。 2.1节讨论了一阶∑-△调制器的设计，其中RSN与调制器阶数（积分器数量）直接相关。公式表明RSN与过采样率（OSR）的关系。 文章接下来的部分可能涵盖了调制器的优化，滤波器结构的选择，以及在单片机和DSP环境中实现降采样滤波器的具体步骤和技术，包括滤波器的数字实现、硬件资源的利用以及算法优化等。这样的设计有助于在满足高精度要求的同时，降低系统复杂性和成本。