sigma-delta数字滤波器的设计（1） — 原理与前端设计

Sigma-selta模数转化器分为两部分组成。

第一部分是模拟调制器部分。其作用是将模拟信号输出为数字信号。在模拟转数字的部分中，先行通过一个抗混叠滤波器，作用是滤除超过采样频率一半的的信号，滤出信号带宽外成分，防止以后的采样发生混叠。为了信号尽可能不失真的恢复，采样频率至少为信号频率2倍。经过抗混叠滤波器以后，进入采样电路，就是将时间和幅值上连续的信号变为时间上离散的信号。第三步就是对此信号进行量化，将信号连续的输入N位量化器之中，每一个采样值与输入信号的范围之内的2的N次方个离散值进行比较，且被量化为最接近的那个离散值。输出N位数字信号。

第二部分就是设计的数字滤波器。数字滤波器的作用是一，除去频带外的量化噪声并且抗混叠。二，降低采样率。

采用三级的结构设计。

第一级是CIC滤波器，选用此滤波器的原因是结构简单，所有的系数均为一，没有乘法器所以也不需要存储单元。单级的CIC滤波器由一个D阶延时器和一个积分器构成。CIC表现为低通滤波，所以主瓣部分包括通带，过渡带和一部分阻带。所有的旁瓣都是阻带。单级CIC的阻带衰减不明显，通带衰减较为明显，且旁瓣效应过于明显容易混叠。所以采用多级级联，使得阻带衰减增强。本设计采用5级级联。级联后端CIC由一个梳状滤波器和一个积分器两部分组成。

通过CIC后，通带也一样被抑制了，于是我们需要补偿滤波器（FIR），再次降低采样频率的同时对通带进行补偿。

最后一级是半带性滤波器。选用原因是近一半的系数为零。我们直接使用乘累加运算的串行结构。也想对多相直接对称的结构进行实验。

最后，需要编写时钟模块。