高精度∑-ΔADC数字抽取滤波器设计与优化

"高精度∑-ΔADC中的数字抽取滤波器设计 (2010年)" 这篇论文详细探讨了在高精度Σ-Δ模数转换器（Σ-Δ ADC）中数字抽取滤波器的设计。Σ-Δ ADC是一种广泛应用的高分辨率模数转换技术，其工作原理是通过连续的过采样和噪声整形来实现高精度的转换。在本文中，作者设计了一种用于这种转换器的数字抽取滤波器，该滤波器在0.35微米的工艺下实现，并且工作电压为5V。 数字抽取滤波器是Σ-Δ ADC系统的关键组成部分，它的主要任务是降低过采样率并消除高频噪声。设计的滤波器采用了多级结构，包括级联梳状滤波器、补偿滤波器和窄带有限冲击响应半带滤波器。这种结构允许对不同频段的信号进行针对性处理，以达到理想的滤波效果。通过优化各级滤波器的结构、阶数和系数，可以有效减小电路面积，同时降低功耗，这对于实现高精度和低功耗的Σ-Δ ADC至关重要。 具体来说，设计的数字抽取滤波器具有21.77kHz的通带频率，通带波纹系数控制在±0.01dB，这意味着在通带内频率响应非常平坦，而阻带增益衰减达到120dB，意味着能够有效地抑制不需要的高频噪声。这样的性能指标对于实现高质量的信号转换至关重要。 论文的研究结果显示，该数字抽取滤波器在处理128倍过采样和二阶Σ-Δ调制器的输出码流时，能够获得102.8dB的信噪失真比。这一数值表明滤波器在去除噪声的同时，保持了信号的高质量。此外，滤波器的功耗仅为49mW，面积约为0.6mm x 1.9mm，这满足了高精度模数转换器小型化和低功耗的需求。 关键词涉及到Σ-Δ ADC、调制器、降采样和数字滤波器，这些都是数字信号处理领域的重要概念。Σ-Δ ADC的调制器负责将模拟信号转换成数字序列，降采样则是通过减少采样率来降低数据速率，而数字滤波器则在这一过程中起到关键的信号净化作用。 该论文提供了一种针对高精度Σ-Δ ADC的高效数字抽取滤波器设计方案，不仅在性能上达到了预期标准，而且在功耗和尺寸上实现了优化，为实际应用提供了有价值的参考。