具有∑-△调制器的信号调整系统技术方案

技术编号:3992449 阅读:197 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种具有∑-Δ调制器的信号调整系统,包括一第一滤波器、一与所述第一滤波器相连的信号处理模块、一与所述信号处理模块相连的第二滤波器及一与所述第二滤波器相连的∑-Δ调制器,所述信号处理模块利用补码加法器的特性对所述第一滤波器输出的信号进行饱和溢出处理,所述∑-Δ调制器为一多级二阶滤波器级联与级间反馈结合的高阶滤波器。本发明专利技术在保证∑-Δ调制器和系统整体性能的基础上,提高了信号调整系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信号调整系统,尤指一种稳定的具有高性能E -A调制器的信号 调整系统。
技术介绍
IIR滤波器和FIR滤波器是设计数字滤波器的两种基本方法。通常IIR滤波器具 有可以用较低的阶数获得较高的性能、执行速度更快、所用的存储单元更少等优点,倍受广 大IC设计者的关注。在数字信号处理中,量化处理是非线性的,使得数字滤波器变成了非 线性系统,在IIR滤波器中由于存在反馈环,因此在一定条件下会产生自激振荡,引起滤波 器溢出,严重时甚至使单位圆内的极点偏离到单位圆外,而导致整个系统崩溃。自从1962年第一种E -A调制器架构被提出以来,E -A调制器发展至今已有数 十年之久,对于其稳定性的研究探讨不计其数,但对于E -A调制器稳定性完全精确的预 估仍然没有确切的说明。传统的解决方案有两种一、增加字长,减小极限环振荡。增加量化数据位宽,提高 滤波器的量化精度,使滤波器的系数逼近理想情况,从而使滤波器的零极点落在单位圆内, 提高系统的稳定性。增加字长的方法可以很好地逼近理想滤波器的性能,但由于增加了位 宽,加大了量化的难度,同时增加了系统的数据处理量。二、采取对输入采样数据进行调整 的方法来解决。对输入信号进行处理,降低输入数据的幅度。但输入信号调整得太小又会 降低滤波器输出信号的电平,为此,在硬件设计的最后部分大都需要添加一个运算放大器 对输出信号进行放大,然而这又明显的增加了系统的结构。
技术实现思路
鉴于以上内容,有必要提供一种稳定的具有高性能E -A调制器的信号调整系 统。一种具有E -A调制器的信号调整系统,包括一第一滤波器、一与所述第一滤波器相 连的信号处理模块、一与所述信号处理模块相连的第二滤波器及一与所述第二滤波器相连的 E-A调制器,所述信号处理模块利用补码加法器的特性对所述第一滤波器输出的信号进行饱 和溢出处理,所述E -A调制器为一多级二阶滤波器级联与级间反馈结合的高阶滤波器。相对现有技术,本专利技术根据不同信号在信号调整系统中的变化,在不影响正常信 号的基础上,通过在E -A调制器之前的子系统对非正常信号进行控制,使其在输入E -A 调制器之前满足滤波器的正常工作范围。同时,优化了 E -A调制器的结构,实现了多级级 联与级间反馈结合的高阶滤波器,并提高了滤波器本身的稳定性,通过以上两种方案的结 合,在保证E -A调制器和系统整体性能的基础上,显著提高了信号调整系统的稳定性。附图说明图1为本专利技术具有E -A调制器的信号调整系统较佳实施方式的系统架构图。图2为图1中信号处理模块的原理示意图。图3为图1中E -A调制器的结构图。具体实施例方式请参阅图1,本专利技术具有E -A调制器的信号调整系统较佳实施方式包括一第一 滤波器、一连接该第一滤波器的信号处理模块、一连接该信号处理模块的第二滤波器及一 连接该第二滤波器的E -A调制器。本专利技术通过改进E -A调制器的结构,将高阶滤波器转化为多阶级联的方式,并 且在级间引入了负反馈,提高了系统的性能;同时,在滤波器之间通过信号处理模块进行了 数据的调整,在保证E -A调制器和信号调整系统整体性能的基础上,有效解决了E - A调 制器的溢出问题,显著提高了信号调整系统的稳定性。请参阅图2,为了不影响信号的正常传递,在第一滤波器与第二滤波器之间增加了 信号处理模块进行信号的处理。图2为信号处理模块的工作原理示意图,该信号处理模块 利用图2所示的补码加法器的输入输出特性对信号进行溢出处理。当输入为|x|时,把加 法结果限制在最大值和最小值之间,如果检测到有溢出,就把总和置于最大允许值。当一输入的信号经过第一滤波器滤波后,输入该信号处理模块,该信号处理模块 运用了饱和溢出处理的补码算法,在保证正常数据信号范围的基础上,对信号进行幅度限 制,截掉功率高的信号的尖峰脉冲和毛刺,从而保证了后端信号的稳定性。该第二滤波器对 该信号处理模块输出的信号进行滤波,消除由于信号截断而产生的高频分量,之后将信号 送至该E -A调制器。IIR滤波器的单位冲激响应具有无限的时宽,转移函数在有限的Z平面上也有极 点存在,同时存在着输出到输入的反馈等,因此在结构上是递归型的,可以采取不同的网络 结构来实现。但不同的网络结构会带来不同的运算误差,其稳定性和运算速度、所占用的存 储空间等也均有所不同。请参阅图3,该E -A调制器为多级二阶IIR滤波器级联的高阶IIR滤波器,每一 个二阶IIR滤波器都采用直接II型。延迟单元的数量借助于组合当前级的二阶IIR滤波器 极点和下一级的二阶IIR滤波器零点。每一个二阶IIR滤波器的使用都包含了下一级IIR 滤波器的极点的直接I型,即通过把前一个IIR滤波器的极点和下一级IIR滤波器的零点 进行混合,既减少了延迟单元的数目,又相应减少了指令,也加快了处理的速度。此外,为了 提高系统的稳定性,引入了两条反馈回路,降低极点对各系数偏差的敏感程度。在本实施方式中,该E -A调制器为一五阶的E -A调制器,其包括一用于接收第 二滤波器输出信号的信号输入端x、一信号输出端y、一用于调整输出信号的信号调整端E 及五个相互连接的积分器z—1。al, a2、a3、a4为每两阶之间的增益系数,bl为第三阶与第 二阶之间的反馈系数,b2为第五阶与第四阶之间的反馈系数,cl、c2、c3、c4、c5为每两阶之 间的反馈系数。通过音频分析仪,输入1K的正弦信号对E -A调制器的性能指标进行测试,测试 结果为SNR(信噪比)=90db (分贝),THD (总谐波失真)=81。由此可以看出,使用该结 构的E -A调制器有效提高了该信号调整系统的性能。本专利技术根据不同信号在信号调整系统中的变化,在不影响正常信号的基础上,通过在E - A调制器之前的子系统对非正常信号进行控制,使其在输入E -A调制器之前满 足IIR滤波器的正常工作范围。同时,优化了 E "A调制器的结构,实现了多级级联与级间 反馈结合的高阶IIR滤波器,并提高了 IIR滤波器本身的稳定性。通过以上两种方案的结 合,在保证E -A调制器和系统整体性能的基础上,显著提高了信号调整系统的稳定性。权利要求一种具有∑-Δ调制器的信号调整系统,其特征在于所述信号调整系统包括一第一滤波器、一与所述第一滤波器相连的信号处理模块、一与所述信号处理模块相连的第二滤波器及一与所述第二滤波器相连的∑-Δ调制器,所述信号处理模块利用补码加法器的特性对所述第一滤波器输出的信号进行饱和溢出处理,所述∑-Δ调制器为一多级二阶滤波器级联与级间反馈结合的高阶滤波器。2.如权利要求1所述的具有E-A调制器的信号调整系统,其特征在于所述信号处 理模块对所述第一滤波器输出的信号进行幅度限制,截掉功率高的信号尖峰脉冲和毛刺, 保证后端信号的稳定性。3.如权利要求2所述的具有E-A调制器的信号调整系统,其特征在于所述第二滤 波器对所述信号处理模块输出的信号进行滤波,消除由于信号截断而产生的高频分量,之 后将信号送至所述E -A调制器。4.如权利要求1所述的具有E-A调制器的信号调整系统,其特征在于所述E-A调 制器为一五阶的E -A调制器,其包括一用于接收第二滤波器输出信号的信号输入端、五 个相互连接的积分器、一用于调整输出信号的信号调整端及一连接所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有∑-Δ调制器的信号调整系统,其特征在于:所述信号调整系统包括一第一滤波器、一与所述第一滤波器相连的信号处理模块、一与所述信号处理模块相连的第二滤波器及一与所述第二滤波器相连的∑-Δ调制器,所述信号处理模块利用补码加法器的特性对所述第一滤波器输出的信号进行饱和溢出处理,所述∑-Δ调制器为一多级二阶滤波器级联与级间反馈结合的高阶滤波器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:邓吉建杨修
申请(专利权)人:四川和芯微电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:90[中国|成都]

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