一種模／數(shù)混合型FIR噪聲濾波器設(shè)計(jì)
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2 失配的影響
相比現(xiàn)有數(shù)字FIR噪聲濾除技術(shù)，所提出的混合型FIR濾波在實(shí)現(xiàn)過程中引入了模擬域的操作，因此需要考慮失配的影響。由于最終噪聲濾除效果是用濾波器傳遞函數(shù)來描述的，所以失配的影響因素同樣也可以歸結(jié)到對濾波器傳遞函數(shù)的改變，主要包括以下3個(gè)方面：
(1)電荷泵各支路電流的失配△Ii改變了傳遞函數(shù)的系數(shù)；
(2)延時(shí)失配引起調(diào)制器輸出延時(shí)深度改變△ni；
(3)并行支路間非同步引入附加相位偏移△φi。
考慮到這些因素后，式(2)所示的FIR濾波器傳遞函數(shù)將轉(zhuǎn)變?yōu)椋?br />
其中，作為模擬模塊的電荷泵，電流鏡失配引起的各支路電流的改變是不可避免的，因此是影響FIR濾波器傳遞系數(shù)的主要因素。通過在上電初始化時(shí)對并行各支路加以同步復(fù)位后影響因素(3)，將與影響因素(2)一樣，由于相關(guān)的電路模塊為寄存器鏈、分頻器以及鑒頻鑒相器等離散時(shí)間域工作的數(shù)字模塊，因此主要受時(shí)鐘抖動(dòng)影響，從而相對△Ii而言，△ni和△φi可以忽略。
基于以上考慮，假設(shè)電流失配、延時(shí)失配以及非同步引起的附加相差分別滿足3σ=15％，3σ=1％和3σ=0．01π的正態(tài)分布。對由式(3)給出的混合型FIR濾波器的頻域響應(yīng)做Monte-Carlo分析，可以得到如圖6所示的結(jié)果。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187081.htm
對于其他純模擬的量化噪聲抑制技術(shù)，比如采用數(shù)／模轉(zhuǎn)換器補(bǔ)償量化誤差的方法，失配將造成整個(gè)頻帶上噪聲抑制效果的惡化。從圖6可以看到，混合型FIR噪聲濾除技術(shù)中，失配主要影響傳遞函數(shù)的零點(diǎn)位置。在遠(yuǎn)離零點(diǎn)的頻偏處，濾波器增益的變化在±3 dB以內(nèi)；而在預(yù)期的零點(diǎn)位置處，即便有失配存在，仍然能保證有至少25 dB的抑制，這通常已經(jīng)足以把量化噪聲降低到不再影響整體性能的水平。此外，從圖中虛線給出的不失一般性的個(gè)例可以看到，盡管失配使得在一些頻偏處的噪聲抑制程度不如預(yù)期值，但也使得在其他頻偏處的噪聲抑制要優(yōu)于預(yù)期值。這個(gè)特性進(jìn)一步使得量化噪聲的總體改善對失配不敏感。
3 并行支路間的準(zhǔn)同步
傳統(tǒng)△-∑鎖相環(huán)或△-∑延時(shí)鎖定環(huán)中只有一個(gè)鑒相器，其輸入端的參考時(shí)鐘和環(huán)路反饋回來的信號(hào)時(shí)鐘之間在鎖定后只存在由式(4)給出的瞬時(shí)相位誤差，這決定了電荷泵的開啟時(shí)間和對應(yīng)的噪聲注入。而在采用混合型FIR噪聲濾除技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，存在并行多支路鑒相器。它們一方面共享同一個(gè)參考時(shí)鐘，另一方面則是由各自對應(yīng)的分頻器或相位選擇器產(chǎn)生各自的信號(hào)時(shí)鐘，因此存在是否需要對這些信號(hào)時(shí)鐘加以同步的問題。
支路間處于異步狀態(tài)時(shí)將造成的問題如圖7所示。
為不失一般性，此處假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的2抽頭FIR濾波器，其傳遞函數(shù)為(1+z-1)／2，因此環(huán)路中將需要用到2個(gè)支路的鑒相器。如圖7所示，在環(huán)路建立后，參考時(shí)鐘沿將被鎖定在2個(gè)信號(hào)時(shí)鐘沿的中間。因此，如果兩個(gè)信號(hào)時(shí)鐘沿的相位差為△φ，則對于每個(gè)鑒相器而言，輸入端的瞬時(shí)相位誤差比原來增加了△φ／2。此外，為了保持環(huán)路的鎖定，2個(gè)電荷泵支路需要在每個(gè)鑒相周期內(nèi)交替充放電。支路間的相位差△φ越大，也就意味著電荷泵開啟時(shí)閶以及噪聲注入時(shí)間越長，從而嚴(yán)重惡化帶內(nèi)相位噪聲以及參考雜散性能。另一方面，支路間異步引入的附加相位偏移還將影響所要實(shí)現(xiàn)的混合型FIR濾波器的傳遞函數(shù)。
評(píng)論