论文摘要
随着科学技术的不断发展创新,音频信号完成了数字化的处理。与此同时,超大规模集成电路技术（VLSI）得到了迅猛的发展,在独立电路上实现一些复杂的数字信号处理现在已经不再陌生,与传统的模拟信号处理技术相比,数字化的音频信号处理技术具有一些空前绝后的优势,它不仅可以应对模拟信号的温度漂移等的缺点,同时在信号的处理过程中,实现的精度也有所提高,另外,实现的时间也大量的缩小了。本课题主要通过研究有关过采样的相关知识,设计了一种应用于音频中的过采样Σ-ΔDAC的插值滤波器,它主要作用是完成对音频信号的过采样处理,提高输出信号的信噪比以及过采样率。根据多变换率的基本知识,为了实现采样数据的插值,需要依赖于数字滤波器来完成,因此如何有效实现滤波过程是一个非常的重要的问题。在实现插值滤波器的时候,一般采用分级滤波的方法,这种方法降低了滤波器对阶数的要求,同时减少了硬件开销。本课题的主要目的是采用一种新的方法使得过采样率达到原来的128倍,简明介绍了信号的量化噪声模型,同时阐述了∑-Δ调制器的噪声整形技术及其结构和性能,研究了滤波器的原理及特点,给出了相应的公式推导,并且对CIC滤波器的位宽问题进行研究讨论。本设计中的插值滤波器分成了三个部分,第一级半带滤波器提升了2倍的采样频率,第二级采用了1/4带滤波器使得采样频率达到了8倍,由于前两级已经产生了足够的带宽,最后一级由一个三级级联的积分梳状滤波器（CIC滤波器）完成16倍过采样。经过MATLAB仿真,分别得到各级滤波器的幅频响应,在第四章得到整体插值滤波器的幅频响应,由仿真图可以看出,整体插值滤波的阻带衰减达到了-75dB左右,并且通带波纹控制在了0.05dB以内,符合音频的参数范围。在硬件仿真上,利用了Altera公司的仿真软件Quartus II验证了功能的可行性,采用了CSD编码技术,使FIR滤波器仅仅用移位寄存器和加法器就可以实现,通过仿真得到了的相关数据,将测试数据重新导入MATLAB中,可以清楚的看到,此插值滤波器实现了插值的功能,由原来的不平滑的正弦波信号,输出得到了平滑的正弦波,并且各个参数符合音频中的标准,具有可行性。