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Sigma-Delta模数、数模转换器是一种基于过采样技术的高精度转换器,被广泛应用在音频信号处理中。而数字滤波器是Sigma-Delta转换器的重要组成部分,数字滤波器的性能直接决定了Sigma-Delta转换器系统的性能指标、芯片面积以及功耗。本文基于64倍过采样16位精度Sigma-Delta模数、数模转换器中的数字滤波器开展设计。其中主要包括四部分。第一部分讨论了过采样转换器的原理以及过采样转换器与传统的奈奎斯特转换器相比较的主要优点,同时介绍Sigma-Delta调制器的基本结构,并引出了适用于64倍过采样16位精度Sigma-Delta转换器的调制器结构。第二部分主要阐述了与Sigma-Delta转换器中的数字滤波器设计相关的多采样率数字信号处理理论,并分析了CIC滤波器与半带滤波器两种高效的数字滤波器结构,同时设计出基于64倍过采样16位精度Sigma-Delta转换器的数字滤波器基本结构。第三部分论述了数字滤波器具体的电路实现形式,并提出一种低功耗CIC滤波器电路结构、运算单元复用的FIR滤波器电路结构以及CSD编码的乘法器结构,这些结构可以使芯片面积占用量以及电路功耗大为降低,有利于ASIC实现。第四部分给出了数字滤波器的Matlab系统仿真,Verilog代码仿真与FPGA验证的结果,并对数字滤波器电路的ASIC实现进行了初步的探讨。本文通过采用低功耗CIC滤波器电路结构,相比于传统的CIC滤波器结构功耗降低近一倍,并在结构最复杂的一级滤波器中采用FIR半带滤波器结构,使得该滤波器所需的硬件资源和功耗都降低一倍。在FIR滤波器的电路实现上采用运算单元复用结构,FIR滤波器中的运算单元从41个乘法器和82个加法器降低到2个乘法器和4个加法器,硬件资源的消耗大为减小。并且在乘法器的实现上使用CSD编码乘法器,更可以使实现乘法器所需的硬件资源减少近30%。该数字滤波器结构有利于ASIC实现。应用Matlab、Modelsim、Quartus II、Design Compiler等EDA工具对电路进行系统仿真、Verilog代码软仿真、FPGA验证及AISC综合,数字滤波器电路可以满足16位精度Sigma-Delta转换器的设计要求。