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多抽取率信号处理是现代信号处理系统中必不可少的常见任务,多采样率系统是指具有不同采样速率的系统,在最近十几年取得了巨大的发展,研究成果得到了广泛的应用。信号处理技术常用于转化、产生模拟或数字信号,其中最为频繁应用的领域就是信号的滤波。数字滤波器是语音、图像处理等应用中的一个基本处理部件,在数字音频的录音通道当中,广泛采用Sigma-Delta Modulator(SDM)与数字抽取滤波器级联的方式。 在这种背景下,为了研究更为理想高效的音频数字信号处理系统,本文提出了一种滤波器组架构,用于对音频信号进行数字化处理。本设计的目标是基于三阶的SDM完成一款高精度的数字抽取滤波器,截止频率为24KHz,实现128倍降采样,具有20位输出精度。此架构包括:适合于高频工作的级联积分梳状滤波器、用于幅度矫正的补偿滤波器、第一级半带滤波器、第二级半带滤波器、去除直流的高通滤波器和音频通用接口I2S模块。 本课题通过对此滤波器组建模仿真、性能分析、参数影响、结构优化,使得此级联结构能够有效降低运算量,滤除基带信号带外的噪声,并提高整个链路的信噪比。核心工作包括:首先用MATLAB建模,完成系统设计及仿真;接着用硬件描述语言完成电路RTL级描述,并且利用CSD编码技术实现电路的优化设计;再者进行物理设计,最终完成完整的版图;最后,本设计采用华润上华350nm工艺实现了物理设计。 最终整个芯片的功耗约为13.3mW,占用面积1.38*1.38mm2,IO为5个,系统输出信号的信噪比达到100dB以上,满足设计要求,达到预期目标。