FIR滤波器的ASIC设计与实现

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数字滤波器(Digital filter)因为其稳定性高、精度高、设计灵活、实现方便等许多突出的优点,避免了模拟滤波器所无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声问题,因而受到广泛应用。现代的电子设计系统中,有限冲击响应滤波器(FIR)因其良好的线性特性而备受青睐,在实现技术上,ASIC技术的发展需要设计者提出更加优化的实现方法,以满足芯片的小面积、低功耗的市场需求,使产品更具有市场竞争力。本文以数字滤波器的实现技术为出发点,以直播星(ABS-S)解调芯片为依托,探讨在芯片设计中实现FIR数字滤波器的优化策略,本文主要做了以下工作:1:介绍了数字滤波器的理论基础以及传统的实现结构。并在此基础上,详细介绍了基于ASIC数字滤波器设计方法,包括流水线与并行结构、折叠、分布式算法实现。在分布式算法实现中,给出了传统的分布式算法实现结构和结合偏移码(OBC)方法的分布式算法。本文的后续滤波器设计是基于这些AISC设计方法的创新应用。2:以ABS-S直播星解调芯片为依托,介绍了应用于该芯片的基带信号恢复滤波器组的设计来源。并利用MATLAB【1】【2】强大的设计工具箱从算法层次上给出了滤波器组设计定点方案。3:利用AISC优化设计思想,采用自顶而下的设计策略,选择最优的实现结构实现基带恢复滤波器组中的各个滤波器,并用Verilog语言描述。最终完成对基带恢复滤波器组的设计。设计中针对不同的滤波器采用不同的实现结构,对于高采样率位置的滤波器,采用CSD编码实现,有效的降低了乘法器的个数;对于低采样位置的滤波器,采用折叠结构实现,降低乘法器和加法器的个数,另外,采用CSD编码与分布式结合的算法实现的高阶滤波器避免了乘法器和加法器的大量使用。4:仿真和综合部分。仿真平台采取MODELSIM和MATLAB相结合方式进行,综合平台采用SYNOPOSY的DESIGN COMPILE工具,并给出综合后优化报告。已设计的滤波器模块已嵌入到ABS-S解调芯片并成功流片,模块面积602324um2,缩小了近70%,具有极强商业应用价值。
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