[发明专利]一种可配置的数字抽取滤波器

说明书

本发明公开了一种可配置的数字抽取滤波器，所述数字抽取滤波器包括可配置级联梳状积分滤波器、补偿滤波器、半带滤波器、可配置时钟控制模块和通用信号接口。本发明中的可配置时钟控制模块根据经通用信号接口输入的抽取因子配置各级滤波器使用的时钟，从而实现可变的抽样因子和输出信号带宽，解决了现有技术中抽样率和输出信号带宽固定的问题，满足了多模多频的需要。本发明通过可配置时钟控制模块给可配置级联梳状积分滤波器中的抽取单元和梳状单元提供低频的时钟，解决了CIC滤波器中的单元使用的时钟都是跟输入数据信号频率相同的高频时钟的问题，一定程度上降低了数字抽取滤波器整体的功耗。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种数字抽取滤波器，具体涉及一种应用于Σ-Δ模数转换器的可配置的数字抽取滤波器。

背景技术

在Σ-Δ模数转换器中，数字抽取滤波器对Σ-Δ调制器调制处理完的高速数字信号进行抽取，提取出有用的低频的信号，把数字信号的频率降低到模数转换器所采样的模拟信号对应的奈奎斯特频率输出。在Σ-Δ模数转换器适用于多模、多频的应用场合时，为了适应不同信号带宽，往往需要采用多个不同带宽的高精度模数转换器来满足多模多频的需要。这样不仅增加了设计难度，而且功耗、面积等硬件开销也成倍增加，最终会影响产品的制造成本、尺寸和重量。所以研究出一种低成本、低功耗、带宽可变、全集成的高精度Σ-Δ模数转换器具有重要的学术意义和实际应用价值。

应用于Σ-Δ模数转换器的数字抽取滤波器主要采用CIC(Cascade IntegrationComb，级联梳状积分)滤波器。对于一个N阶，抽取因子为R的CIC滤波器，其系统传递函数为：

CIC滤波器可以视为系数都是1的特殊型FIR滤波器，在处理数据的时候，只使用加法器而不需要进行乘法运算，适合于工作在高采样率条件下。CIC滤波器是一种基于零点相消的FIR滤波器，在高速抽取或差值系统中都是非常有效的单元。目前在Σ-Δ模数转换器的多级数字抽取滤波器中，将速率最高的第一级用CIC滤波器实现，极大降低了运算量，获得很好的效果。

在Σ-Δ模数转换器的多级数字抽取滤波器中，第一级的CIC滤波器存在明显的通带衰减现象，这会使得电路的信噪比恶化。因此在CIC滤波器之后级联补偿滤波器来补偿这种幅值衰减，以提高系统性能。最后再级联半带滤波器来保护通带内的信号。

图1所示CIC滤波器为与本发明相关的现有技术，该CIC滤波器包括积分单元、抽取单元和梳状单元，积分单元、抽取单元和梳状单元在与输入数据信号同频率时钟下工作，输入数据的频率为f_s，积分单元处理的数据频率也为f_s，在抽取单元进行抽取，把数据的频率降频为f_s/R，梳状单元里处理的数据频率也是f_s/R。上述CIC滤波器存在如下缺点：

(1)CIC滤波器中的单元使用的时钟都是跟输入数据信号频率相同的高频时钟，这在一定程度上增加了CIC滤波器的功耗；

(2)需要满足多模多频要求时，所占的面积和消耗的功耗较大，影响产品的制造成本和使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于Σ-Δ模数转换器的可配置的数字抽取滤波器，该数字抽取滤波器避免了现有技术中CIC滤波器不能实现可变的抽样率和输出信号带宽，不能满足多模多频的需要的问题，同时通过对时钟的控制实现更低的功耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可配置的数字抽取滤波器，包括可配置级联梳状积分滤波器、补偿滤波器、半带滤波器、可配置时钟控制模块和通用信号接口，其中：

所述数字抽取滤波器的数据输入端连接可配置级联梳状积分滤波器；

所述可配置级联梳状积分滤波器的输出端连接补偿滤波器的输入端；