態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)有：
[0030] 數(shù)字控制模塊1，數(shù)字控制模塊1用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，所述系統(tǒng)參數(shù)包括但不限于 上電復(fù)位和掉電使能、輸出數(shù)據(jù)速率、輸入通道、通道增益等，作為使能快速恢復(fù)的控制信 號(hào)；
[0031] 高低階SINC濾波器模塊2,高低階SINC濾波器模塊2用于將前端模擬2-A調(diào)制 器輸出的高速率低精度位流轉(zhuǎn)換成低速率高精度數(shù)字信號(hào)輸出；
[0032] 數(shù)字控制模塊1的輸入端外接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)輸出端，高低階SINC濾波器模 塊2的輸入端外接模擬2 -A調(diào)制器的高速率低精度位流的輸出端，高低階SINC濾波器模 塊2的控制信號(hào)輸入端接數(shù)字控制模塊1的使能快速恢復(fù)控制信號(hào)輸出端，高低階SINC濾 波器模塊2的低速率高精度數(shù)字信號(hào)輸出端輸出低速率高精度數(shù)字信號(hào)。
[0033] 數(shù)字控制模塊的輸入信號(hào)為各系統(tǒng)參數(shù)，包括上電復(fù)位和退出掉電porb、輸出數(shù) 據(jù)速率owr、通道增益gain、輸入通道channel。當(dāng)任一系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，復(fù)位選擇信號(hào) SEL[1:0] = 2'bOO,每一個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘來時(shí)SEL[1:0]值加1，直到SEL[1:0] = 2'bll。
[0034] 圖2為高低階SINC濾波器結(jié)構(gòu)，采用HogenauerCIC結(jié)構(gòu)，主要由積分器、降采樣 開關(guān)、微分器和增益調(diào)整電路構(gòu)成，其中標(biāo)記if為寄存器，標(biāo)記卩f?為加法器，標(biāo)記丨[il]為 抽取器。該結(jié)構(gòu)中的最高階SINC濾波器為四階，該結(jié)構(gòu)同樣適用于更高階的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)中 包含的增益調(diào)整電路，用于調(diào)整低階SINC濾波器的增益，以實(shí)現(xiàn)低階SINC濾波器和高階 SINC濾波器增益的一致。SINC濾波器的增益GAIN與降采樣因子R和濾波器階數(shù)L有關(guān)， 具體如下式：
[0035] GAIN=Rl
[0036] 其中降采樣因子R為模擬2-A調(diào)制器的采樣頻率和數(shù)字濾波器輸出數(shù)據(jù)速率 的比值。由濾波器的增益表達(dá)式可以看出階數(shù)越低，增益越小，所以需要將低階SINC濾波 器的增益調(diào)整到與最高階SINC濾波器一致。本發(fā)明中的增益調(diào)整電路通過調(diào)整低階SINC 濾波器的輸出值大小來實(shí)現(xiàn)增益的一致，具體為將二進(jìn)制乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)變成二進(jìn)制加法運(yùn)算 來實(shí)現(xiàn)，2的整數(shù)次方采用移位操作來實(shí)現(xiàn)。以降采樣因子R= 23040為例，一階SINC濾 波器增益GAIN1 = 230403= 2 43+241+24°+237-23°-2 28-227+23;二階SINC濾波器增益GAIN2 = 230402= 2 29-222-221+218;三階SINC濾波器增益GAIN3 = 23040 = 2 14+212+2n+29。對(duì)于降采 樣因子為2的整數(shù)次方時(shí)，增益調(diào)整電路更為簡(jiǎn)單，如R= 32768 = 215, 一階SINC濾波器 增益GAIN1 = 327683= 2 45;二階SINC濾波器增益GAIN2 = 32768 2= 2 3°;三階SINC濾波 器增益GAIN3 = 32768 = 215。
[0037] 當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，SEL[1:0]值由2'13〇0遞增到2'1311，并保持在2'1311，即 第一個(gè)數(shù)據(jù)由一階SINC濾波器輸出，第二個(gè)數(shù)據(jù)由二階SINC濾波器輸出，第三個(gè)數(shù)據(jù)由三 階SINC濾波器輸出，第四個(gè)及之后的數(shù)據(jù)由四階SINC濾波器輸出。同樣以輸出數(shù)據(jù)周期 為100mS為例，SINC濾波器的建立時(shí)間由400mS提高到100mS，系統(tǒng)待機(jī)功耗約為原來的 1/4〇
[0038] 所述快速恢復(fù)2-A過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：
[0039] ⑴數(shù)字控制模塊檢測(cè)各系統(tǒng)參數(shù)是否發(fā)生變化，如果發(fā)生變化，進(jìn)入步驟2 ;如果 未發(fā)生變化，進(jìn)入步驟8。
[0040] (2)SEL[1:0] = 2'bOO,第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出一階SINC 濾波器的濾波值。
[0041] ⑶第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的下降沿，SEL[1:0] = 2'b01。
[0042] (4)SEL[1:0] = 2'b01，第二個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出二階SINC 濾波器的濾波值。
[0043] ⑶第二個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的下降沿，SEL[1:0] = 2'blO。
[0044] (6)SEL[1:0] =2'bl0,第三個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出三階SINC 濾波器的濾波值。
[0045] (7)第三個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的下降沿，SEL[1:0] = 2'bll。
[0046] (8)SEL[1:0]=2'bll，第四個(gè)及之后輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出四 階SINC濾波器的濾波值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種動(dòng)態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于設(shè)有： 數(shù)字控制模塊，數(shù)字控制模塊用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，所述系統(tǒng)參數(shù)包括但不限于上電復(fù) 位和掉電使能、輸出數(shù)據(jù)速率、輸入通道、通道增益； 高低階SINC濾波器模塊，高低階SINC濾波器模塊用于將前端模擬2 -A調(diào)制器輸出 的高速率低精度位流轉(zhuǎn)換成低速率高精度數(shù)字信號(hào)輸出； 數(shù)字控制模塊的輸入端外接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)輸出端，高低階SINC濾波器模塊的 輸入端外接模擬2 - △調(diào)制器的高速率低精度位流的輸出端，高低階SINC濾波器模塊的控 制信號(hào)輸入端接數(shù)字控制模塊的使能快速恢復(fù)控制信號(hào)輸出端，高低階SINC濾波器模塊 的低速率高精度數(shù)字信號(hào)輸出端輸出低速率高精度數(shù)字信號(hào)。2. 如權(quán)利要求1所述一種動(dòng)態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述高低階SINC濾 波器模塊采用HogenauerCIC結(jié)構(gòu)，HogenauerCIC結(jié)構(gòu)中的最高階SINC濾波器至少為四 階。3. 如權(quán)利要求1所述一種動(dòng)態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述高低階SINC濾波 器模塊設(shè)有積分器、降采樣開關(guān)、微分器、增益調(diào)整電路和濾波器，增益調(diào)整電路用于調(diào)整 低階SINC濾波器的增益，以實(shí)現(xiàn)低階SINC濾波器和高階SINC濾波器增益的一致。4. 如權(quán)利要求1所述一種動(dòng)態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于SINC濾波器的增益 GAIN與降采樣因子R和濾波器階數(shù)L的關(guān)系如下式： GAIN=Rl 其中降采樣因子R為模擬2-△調(diào)制器的采樣頻率和數(shù)字濾波器輸出數(shù)據(jù)速率的比 值。5. -種動(dòng)態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟： ⑴數(shù)字控制模塊檢測(cè)各系統(tǒng)參數(shù)是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化，則進(jìn)入步驟⑵；若未發(fā)生 變化，則進(jìn)入步驟⑶； (2)SEL[1:0] = 2'b00,第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出一階SINC濾波 器的濾波值； ⑶第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的下降沿，SEL[1:0] = 2'b01 ; (4)SEL[1:0] = 2'b01，第二個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出二階SINC濾波 器的濾波值； (5) 第二個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的下降沿，SEL[1:0] = 2'blO; (6)SEL[1:0] = 2'blO,第三個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出三階SINC濾波 器的濾波值； (7) 第三個(gè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的下降沿，SEL[1:0] = 2'bll; (8)SEL[1:0] = 2'bll，第四個(gè)及之后輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘的上升沿，數(shù)字濾波器輸出四階 SINC濾波器的濾波值。
【專利摘要】一種動(dòng)態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器及其設(shè)計(jì)方法，涉及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。這動(dòng)態(tài)過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)有數(shù)字控制模塊和高低階SINC濾波器模塊，數(shù)字控制模塊外接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸出端，高低階SINC濾波器模塊輸入端外接模擬Σ-Δ調(diào)制器的高速率低精度位流輸出端；高低階SINC濾波器模塊的控制信號(hào)輸入端接數(shù)字控制模塊的使能快速恢復(fù)控制信號(hào)輸出端，低速率高精度數(shù)字信號(hào)輸出端輸出低速率高精度數(shù)字信號(hào)。利用低階SINC濾波器建立時(shí)間短的特點(diǎn)，將低階和高階SINC濾波器結(jié)合，在系統(tǒng)參數(shù)改變時(shí)，最先輸出的幾個(gè)數(shù)據(jù)由較低階SINC濾波器按階數(shù)由低到高依次輸出，有效縮短數(shù)字濾波器建立時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)的Σ-Δ過采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【IPC分類】H03M1/12
【公開號(hào)】CN104935342
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510362266
【發(fā)明人】林超, 許肖鋒
【申請(qǐng)人】海芯科技(廈門)有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日