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基于過采樣和∑-△噪聲整形技術(shù)的DAC能夠可靠地把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為高精度的模擬信號(大于等于16位)。采用這一架構(gòu)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如極低的失配噪聲和更高的可靠性，便于實現(xiàn)嵌入式集成等，最重要的是可以得到其他DAC結(jié)構(gòu)所無法達(dá)到的精度和動態(tài)范圍。在高精度測量，音頻轉(zhuǎn)換，汽車電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。 本文采用∑-△結(jié)構(gòu)以FPGA方式實現(xiàn)了一個具有高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在24比特的輸入信號下，達(dá)到了約150dB的信噪比。作為一個靈活的音頻DAC實現(xiàn)方案。該DAC可以對CD/DVD/HDCD/SACD等多種制式下的音頻信號進(jìn)行處理，接受并轉(zhuǎn)換采樣率為32/44.1/48/88.2/96/192kHz，字長為16/18/20/24比特的PCM數(shù)據(jù)，具備良好的兼容性和通用性。 由于非線性和不穩(wěn)定性的存在，高階∑-△調(diào)制器的設(shè)計與實現(xiàn)存在較大的難度。本文綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗原則和方法，闡述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設(shè)計流程；并據(jù)此設(shè)計了達(dá)到24bit精度和滿量程輸入范圍的的5階128倍調(diào)制器。本文創(chuàng)新性地提出了∑-△調(diào)制器的一種高效率流水線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。分析表明，與其他常見的∑-△調(diào)制器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)相比，本方案具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)算單元少等優(yōu)點(diǎn)；此外在同樣信號采樣率下，調(diào)制器所需的時鐘頻率大大降低。 文中的過采樣濾波模塊采用三級半帶濾波器和一個可變CIC濾波器級聯(lián)組成，可以達(dá)到最高128倍的過采樣比，同時具有良好的通帶和阻帶特性。在半帶濾波器的設(shè)計中采用了CSD編碼，使結(jié)構(gòu)得到了充分的簡化。 本文提出的過采樣DAC方案具有可重配置結(jié)構(gòu)，讓使用者能夠方便地控制過采樣比和調(diào)制器階數(shù)。通過積分梳狀濾波器的配置，能夠獲得32/64/128倍的不同過采樣比，從而實現(xiàn)對于32～192kHz多種采樣率輸入的處理。在不同輸入字長情況下，通過調(diào)制器的重構(gòu)，則可以將調(diào)制器由高精度的5階模式改變?yōu)楣母偷?階模式，滿足不同分辨率信號輸入時的不同精度要求。這是本文的另一創(chuàng)新之處。 目前，該過采樣DAC已經(jīng)在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件實現(xiàn)和驗證。測試表明，對于從32kHz到192kHz的不同輸入信號，該DAC模塊輸出1比特碼流的帶內(nèi)信噪比均能滿足24比特數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用的分辨率要求。
標(biāo)簽： FPGA bit DAC 24
上傳時間： 2013-07-08
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