用于高精度音频编解码器的数字抽取滤波器的优化设计与研究

论文题目: 用于高精度音频编解码器的数字抽取滤波器的优化设计与研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电路与系统

作者: 季爱慈

导师: 王世明

关键词: 数字信号处理,同步串行接口,数字抽取滤波器,梳状滤波器

文献来源: 上海交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文研究的课题是基于一个多媒体SoC项目(也就是在后面章节中提到的Nightingale项目),这个SoC芯片主要是面对多媒体应用而设计的。文中将要阐述的同步串行接口模块和I2C接口模块部分是属于这个SoC芯片中非常重要的模块,而数字抽取滤波器部分是Sigma-delta模数转换器的数字部分。与一般的模数转换器不同,Sigma-delta模数转换器可以降低采样频率。本文在对数字信号处理领域的滤波器的分析的基础上,采用了软硬件协同解码的SoC实现方式,针对系统性能的瓶颈采取了相应的优化措施,提出了SSI同步串行接口支持多路语音/音频线路的设计方案,提出了数字抽取滤波器优化结构方案。在这个课题研究和设计过程中的创新主要包含以下几点:1.针对芯片外部具体应用,提出了支持多路语音线路的整体架构设计,以解决芯片外部连接多个语音带宽而带来的瓶颈,并且在这个基础上分析了芯片外部音频编解码器、DSP等的应用方案,提出了三个方案,详细分析了这三个方案的时序波形、性能,并且比较了这三个方案的应用情况和各自的特点,得出一个结论:这三个方案各有所长,分别适合不同的应用情况。2.针对一般传统的模数转换器的采样率的限制,提出了降低采样率的数字抽取滤波器的结构;为了提高数字抽取滤波器的性能,前端的滤波器采用了梳状滤波器,而后面级联的滤波器采用了其他的滤波器来(非梳状滤波器,比如一般的FIR滤波器)补偿禁带抑制比。本文对硬件细节的设计优化进行了研究,给出了数字抽取滤波器的具体实现结构,从仿真的结果可以看出,有很好的性价比,较好的实现了sigma-delta模数转换器的数字部分,现在已经作为音频编解码器接口的主要部分,集成在一块多媒体解码SoC芯片中(Nightingale项目)。本项目的设计过程中使用了先进的EDA工具(包括VCS、DEBUSSY、MATLAB、MODELSIM等)、从系统行为级描述到verilog RTL代码的编写,采用了新的芯片设计技术、以及180纳米的半导体工艺。这个项目芯片已经在2005年4月在TSMC以180纳米的工艺流片成功,工程样片在测试工厂的测试结果表明,本人负责的同步串行接口和I2C接口部分工作正常,完全达到预定的设计要求。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一篇 绪论

第一章 数字信号处理和音频编解码器发展概况

1.1 音频编解码器及其发展

1.1.1 音频编解码器的由来

1.1.2 音频编解码技术的分类及发展概况

1.2 数字信号处理的发展概况

1.2.1 数字信号处理的应用领域

1.2.2 数字信号处理理论

1.3 本文的内容和结构安排以及本人负责完成的工作

第二章 sigma-delta ADC 的基本原理

2.1 sigma-delta 解调器的阐述

2.2 传统的A/D 转换器

第二篇 音频编解码器的接口设计

第三章 系统平台搭建

3.1 系统平台阐述

3.2 同步串行设备端接口阐述

3.3 同步串行接口的具体应用

3.3.1 同步串行接口与音频编解码器的应用方案一

3.3.2 同步串行接口与音频编解码器的应用方案二

3.3.3 同步串行接口与音频编解码器的应用方案三

3.4 SSI 的工作成果

3.5 本章小结

第四章 基于音频编解码器的I2C 总线设计

4.1 I2C 总线上的数据传输方式阐述

4.2 I2C 总线的结构与工作原理

4.2.1 总线结构以及其特点

4.2.2 I2C 总线系统数据传输系统

4.3 I2C 总线的工作平台和设计思想

4.3.1 SoC 设计技术

4.3.2 I2C 的模块划分

4.3.2.1 I2C 通信协议

4.3.2.2 时钟同步

4.3.2.3 仲裁机制

4.3.2.4 握手信号

4.3.2.5 时钟展宽

4.4 本章小结

第五章 抽取滤波器的设计和实现

5.1 抽取滤波器的概要介绍

5.1.1 Z 变换

5.1.2 数字滤波器的基础

5.1.3 抽取滤波器

5.1.4 多级抽取滤波器

5.1.5 梳状滤波器

5.1.6 旁瓣抑制

5.2 一阶FIR 数字滤波器的设计

5.3 多阶FIR 滤波器的设计

5.3.1 窗函数

5.3.2 多阶抽取滤波器的设计

5.3.2.1 该设计的主要要求

5.3.2.2 五阶梳状滤波器的设计

5.3.2.3 六阶梳状滤波器的设计

5.4 设计环境

5.5 最终的结果

5.6 本章小结

第三篇 结束语

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

发布时间: 2009-08-09

参考文献

• [1].Sigma-Delta ADC数字抽取滤波器的设计与优化[D]. 尚文明.电子科技大学2013
• [2].基于传感器节点的模拟前端中sigma-delta ADC的设计[D]. 梅胜坤.华中科技大学2016
• [3].适用于sigma_delta ADC的分辨率可配置数字抽取滤波器设计[D]. 胡银肖.华中科技大学2015
• [4].一种16位Sigma-Delta ADC中抽取滤波器的研究与设计[D]. 程成.北京交通大学2014
• [5].应用于Sigma-Delta ADC的数字抽取滤波器的设计[D]. 李军威.哈尔滨理工大学2016
• [6].Sigma-Delta A/D转换器抽取滤波器设计[D]. 梁向明.复旦大学2011
• [7].应用于Sigma-Delta ADC中数字抽取滤波器的设计[D]. 陈丽.吉林大学2012
• [8].Sigma-Delta ADC中抽取滤波器的研究与实现[D]. 蔡友.浙江大学2007
• [9].现代通信系统中高效抽取滤波器技术研究[D]. 杨敏.南京理工大学2008
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• [3].Sigma-Delta模数转换器中数字抽取滤波器的设计与ASIC实现[D]. 余晓帆.电子科技大学2010
• [4].16-bit 100Ksps Sigma-Delta模数转换中数字滤波器的设计[D]. 丁晓燕.西安电子科技大学2009
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• [6].基于Sigma-Delta转换器的数字滤波器设计[D]. 赵宏亮.天津大学2007
• [7].24位∑-△A/D转换器中抽取滤波器的设计和实现[D]. 章建钦.厦门大学2008
• [8].数字下变频的抽取滤波器组的ASIC设计[D]. 陈亦欧.电子科技大学2007
• [9].Sigma-Delta ADC中抽取滤波器的研究与实现[D]. 蔡友.浙江大学2007
• [10].二阶∑-△ADC中抽取滤波器的设计[D]. 马浩宁.沈阳工业大学2007

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