数字功放音频处理VLSI实现的算法研究

论文摘要

本课题展开高性能过采样滤波器（插值滤波器）和1bit-△∑调制器的理论研究,以论证进一步拓展数字音频功放VLSI 芯片的应用范围和提升数字功放整机性能的可行性,主要进行了以下几方面的研究:1. 论述数字功放的系统架构和工作流程2. 利用多采样率系统的等效级联方法,演变出适合VLSI 设计的半带 FIR 滤波器3. 研究CIC 插值滤波器的算法结构,寄存器字长变化规律4. 阐述如何用一阶或二阶△∑调制器组建高阶MASH △∑调制器的构 建方法5. 用随机信号统计法分析量化误差和计算高阶MASH △∑调制器的信 噪比6. 阐述高阶单环△∑调制器的构建方法,总结噪声传递函数的设计步 骤并举例设计四阶单环△∑调制器7. 用Matlab/Simulink 描述用于仿真的MASH △∑调制器和单环△∑ 调制器的系统结构,开发出可进行定量分析用的仿真程序8. 提出两种音频处理器的设计方案,并进行计算机仿真通过理论分析、计算机仿真和部分FPGA 实验表明由半带插值FIR 滤波器和CIC 滤波器组合的过采样滤波器的通带起伏可减小至0.5dB,而通带边频扩展到18KHz;四阶单环△∑调制器的信噪比与四阶MASH-PWM △∑调制器比较起来有16dB 的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 数字功放简介
• 1.1 数字功放的构架
• 1.2 功率输出
• 1.3 数字音频处理器的性能指标
• 第二章 设计插值滤波器
• 2.1 半带FIR 滤波器
• 2.1.1 半带FIR 滤波器的时域和频域特性
• 2.1.2 半带FIR 滤波器作为变换因子为2 的滤波器
• 2.1.3 实现半带FIR 滤波器的结构
• 2.2 CIC 插值滤波器
• 2.2.1 CIC 滤波器的基本结构单元
• 2.2.2 CIC 滤波器的结构
• 2.2.3 CIC 滤波器的频率响应
• 2.2.4 CIC 插值滤波器的寄存器字长
• 2.2.5 CIC 插值滤波器的面积
• 2.2.6 幅度补偿
• 第三章 1bit-△∑调制器
• 3.1 再量化误差
• 3.1.1 量化误差的统计分析
• 3.1.2 1bit 量化器
• 3.2 一阶△∑调制器
• 3.3 二阶△∑调制器
• 3.4 高阶△∑调制器
• 3.4.1 MASH △∑调制器
• 3.4.2 对高阶MASH △∑调制器的1bit 输出的讨论
• 3.4.3 单环△∑调制器
• 第四章 设计音频处理器的重要方面
• 4.1 系统方案
• 4.2 高时钟率电路结构的改善
• 4.3 计算机仿真
• 4.3.1 信噪比的定义
• 4.3.2 计算信噪比
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 计算SNR 的程序
• 个人简历