FPGA实现的自适应滤波器：硅压阻传感器温度补偿与系统仿真

整体系统仿真图展示了在传感技术中硅压阻式压力传感器温度补偿算法的应用，结合了FPGA (现场可编程门阵列) 的自适应滤波器设计。该研究主要关注如何利用FPGA的高速数字信号处理能力和并行计算特性，优化自适应滤波器的设计。 首先，研究者使用Matlab生成频率为49.63Hz的波形数据，将其输入到两种类型的自适应滤波器中，即一种是内部参考信号频率固定的自适应陷波器(A)，另一种是采用频域变换法的自适应陷波器(B)。通过Modelsim进行仿真，对比了两种滤波器在消除工频干扰(49.63Hz)下的效果，以评估其滤波性能。 FPGA在这一过程中的作用至关重要，它提供了高效的硬件实现平台。数字滤波器因其高信噪比、良好的过渡带性能、高可靠性和可扩展性而被广泛应用。特别是Cyclone IV系列FPGA，如EP4CE15F17C8，因其并行处理能力，使得自适应滤波器的设计变得更为灵活且速度快。 设计者采用模块化的方法，将串行FIR滤波模块和串行LMS权值更新模块设计成可重复调用的组件，通过并行调用这些模块构建不同阶数的滤波器，比如16阶、32阶和64阶。实验结果显示，模块化设计显著提升了运算速率，相比于全串行结构，全并行设计在64阶时能够大幅减少硬件资源消耗，提高设计灵活性。 针对传统自适应陷波滤波器滤波频率固定的局限，研究者提出了频域变换法来动态检测噪声特征频率，使得陷波频率可以根据特征噪声实时调整。此外，还采用了符号LMS自适应陷波器算法，通过Matlab仿真优化符号选择，以简化设计过程。最后，设计出一种能够根据噪声频率自动调节陷波中心频率的自适应陷波滤波器，并通过Modelsim进行性能仿真，验证了该滤波器的有效性，证明了其在实时噪声抑制方面的优越性能。 本研究结合了自适应滤波理论与FPGA硬件实现，展示了如何利用现代数字信号处理技术改进压力传感器的温度补偿算法，提高了系统的抗干扰能力和效率。