[發(fā)明專(zhuān)利]具有快速建立時(shí)間的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510807427.7
• 申請(qǐng)日: 2015-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105450199B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭東輝;林超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03H17/02
• 分類(lèi)號(hào): H03H17/02
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

具有快速建立時(shí)間的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器及其設(shè)計(jì)方法，涉及數(shù)字濾波器。所述具有快速建立時(shí)間的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器設(shè)有：數(shù)字控制模塊，主要用于監(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)位與掉電使能、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)；高低速CIC濾波器，主要用于將前端模擬Σ?Δ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；所述高低速CIC濾波器的輸入端接前端模擬Σ?Δ調(diào)制器輸出端，高低速CIC濾波器的輸出端輸出低速率高精度數(shù)字信號(hào)，高低速CIC濾波器的控制信號(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。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字濾波器，尤其是涉及一種具有快速建立時(shí)間的級(jí)聯(lián)積分梳狀(CIC:Cascaded Integrator Comb)濾波器及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

Σ-ΔADC主要由模擬Σ-Δ調(diào)制器和數(shù)字降頻濾波器構(gòu)成，數(shù)字降頻濾波器通常采用CIC濾波器，CIC濾波器的階數(shù)越高，其建立時(shí)間越長(zhǎng)。如文獻(xiàn)[1]“Low-Noise 24-bitDelta Sigma ADC:ISL26132,ISL26134”(Intersil Corporation，2014.12)采用三階Σ-Δ調(diào)制器和四階CIC濾波器，建立時(shí)間為四個(gè)輸出數(shù)據(jù)周期；文獻(xiàn)[2]“24-Bit Analog-to-Digital Converter For Bridge Sensors：ADS1231”(TEXAS INSTRUMENTS Corporation,2010.12)采用三階Σ-Δ調(diào)制器和四階CIC濾波器，建立時(shí)間為四個(gè)輸出數(shù)據(jù)周期；文獻(xiàn)[3]“CS1232用戶(hù)手冊(cè)”(芯海科技,2011.08)采用三階Σ-Δ調(diào)制器和四階CIC濾波器，建立時(shí)間為四個(gè)輸出數(shù)據(jù)周期；文獻(xiàn)[4]“前置超低噪聲放大器24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片:HX530”(海芯科技,2012)采用二階Σ-Δ調(diào)制器和四階CIC濾波器，建立時(shí)間為四個(gè)輸出數(shù)據(jù)周期。以四階CIC濾波器為例，假設(shè)輸出數(shù)據(jù)周期為100mS(10Hz)，則當(dāng)芯片上電、芯片從掉電模式進(jìn)入工作模式、輸出數(shù)據(jù)速率改變、輸入通道切換或通道增益改變時(shí)，ADC芯片需要400mS的建立時(shí)間才會(huì)輸出第一個(gè)有效轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，之后ADC芯片才會(huì)每間隔100mS輸出一個(gè)有效轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

高階CIC濾波器輸出數(shù)據(jù)建立時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，很大程度上影響了設(shè)備的待機(jī)時(shí)間，特別是對(duì)于電池供電的設(shè)備。以電子秤為例，為了降低待機(jī)功耗，通常會(huì)在待機(jī)狀態(tài)時(shí)令A(yù)DC芯片和傳感器間歇性的進(jìn)入掉電模式、工作模式。對(duì)于同樣的待機(jī)狀態(tài)稱(chēng)重響應(yīng)速度，系統(tǒng)處在掉電模式的時(shí)間越長(zhǎng)，處在工作模式的時(shí)間越短，即系統(tǒng)進(jìn)入工作模式后ADC芯片越快輸出有效轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)待機(jī)功耗越低。以1s響應(yīng)時(shí)間為例，采用如上四階CIC濾波器，系統(tǒng)進(jìn)入工作模式后需要400ms后才能對(duì)重量進(jìn)行判斷，所以系統(tǒng)處于掉電模式的時(shí)間最多為600ms。若能加快CIC濾波器的建立時(shí)間，如只需等待100ms，則同樣的響應(yīng)速度，待機(jī)時(shí)間達(dá)到原來(lái)的4倍。

高速CIC濾波器相比低速CIC濾波器，雖然精度有所損失，但建立時(shí)間更短。如文獻(xiàn)[1]中80Hz的精度比10Hz低1.4位，但建立時(shí)間為10Hz的8倍；文獻(xiàn)[2]中80Hz的精度比10Hz低1.5位，但建立時(shí)間為10Hz的8倍；文獻(xiàn)[3]中80Hz的精度比10Hz低1.1位，但建立時(shí)間為10Hz的8倍；文獻(xiàn)[4]中10Hz的精度比5Hz低0.4位，但建立時(shí)間為5Hz的2倍。所以可以在系統(tǒng)參數(shù)改變時(shí)，利用高速CIC濾波器建立時(shí)間短的特點(diǎn)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整CIC濾波器的輸出數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)快速輸出有效轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有快速建立時(shí)間的級(jí)聯(lián)積分梳狀(CIC:CascadedIntegrator Comb)濾波器及其設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明所述具有快速建立時(shí)間的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器設(shè)有：

數(shù)字控制模塊，主要用于監(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)位與掉電使能、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)；