[发明专利]具有快速建立时间的级联积分梳状滤波器及其设计方法

说明书

具有快速建立时间的级联积分梳状滤波器及其设计方法，涉及数字滤波器。所述具有快速建立时间的级联积分梳状滤波器设有：数字控制模块，主要用于监测系统参数，所述系统参数包括但不限于上电复位与掉电使能、输出数据速率、输入通道、通道增益等，作为使能快速恢复的控制信号；高低速CIC滤波器，主要用于将前端模拟Σ‑Δ调制器输出的高速率低精度位流转换成低速率高精度数字信号输出；所述高低速CIC滤波器的输入端接前端模拟Σ‑Δ调制器输出端，高低速CIC滤波器的输出端输出低速率高精度数字信号，高低速CIC滤波器的控制信号输入端接数字控制模块的使能快速恢复控制信号输出端。

技术领域

本发明涉及数字滤波器，尤其是涉及一种具有快速建立时间的级联积分梳状(CIC:Cascaded Integrator Comb)滤波器及其设计方法。

背景技术

Σ-ΔADC主要由模拟Σ-Δ调制器和数字降频滤波器构成，数字降频滤波器通常采用CIC滤波器，CIC滤波器的阶数越高，其建立时间越长。如文献[1]“Low-Noise 24-bitDelta Sigma ADC:ISL26132,ISL26134”(Intersil Corporation，2014.12)采用三阶Σ-Δ调制器和四阶CIC滤波器，建立时间为四个输出数据周期；文献[2]“24-Bit Analog-to-Digital Converter For Bridge Sensors：ADS1231”(TEXAS INSTRUMENTS Corporation,2010.12)采用三阶Σ-Δ调制器和四阶CIC滤波器，建立时间为四个输出数据周期；文献[3]“CS1232用户手册”(芯海科技,2011.08)采用三阶Σ-Δ调制器和四阶CIC滤波器，建立时间为四个输出数据周期；文献[4]“前置超低噪声放大器24位模/数转换器芯片:HX530”(海芯科技,2012)采用二阶Σ-Δ调制器和四阶CIC滤波器，建立时间为四个输出数据周期。以四阶CIC滤波器为例，假设输出数据周期为100mS(10Hz)，则当芯片上电、芯片从掉电模式进入工作模式、输出数据速率改变、输入通道切换或通道增益改变时，ADC芯片需要400mS的建立时间才会输出第一个有效转换数据，之后ADC芯片才会每间隔100mS输出一个有效转换数据。

高阶CIC滤波器输出数据建立时间长的缺点，很大程度上影响了设备的待机时间，特别是对于电池供电的设备。以电子秤为例，为了降低待机功耗，通常会在待机状态时令ADC芯片和传感器间歇性的进入掉电模式、工作模式。对于同样的待机状态称重响应速度，系统处在掉电模式的时间越长，处在工作模式的时间越短，即系统进入工作模式后ADC芯片越快输出有效转换数据，则系统待机功耗越低。以1s响应时间为例，采用如上四阶CIC滤波器，系统进入工作模式后需要400ms后才能对重量进行判断，所以系统处于掉电模式的时间最多为600ms。若能加快CIC滤波器的建立时间，如只需等待100ms，则同样的响应速度，待机时间达到原来的4倍。

高速CIC滤波器相比低速CIC滤波器，虽然精度有所损失，但建立时间更短。如文献[1]中80Hz的精度比10Hz低1.4位，但建立时间为10Hz的8倍；文献[2]中80Hz的精度比10Hz低1.5位，但建立时间为10Hz的8倍；文献[3]中80Hz的精度比10Hz低1.1位，但建立时间为10Hz的8倍；文献[4]中10Hz的精度比5Hz低0.4位，但建立时间为5Hz的2倍。所以可以在系统参数改变时，利用高速CIC滤波器建立时间短的特点，通过动态调整CIC滤波器的输出数据速率实现快速输出有效转换数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有快速建立时间的级联积分梳状(CIC:CascadedIntegrator Comb)滤波器及其设计方法。

本发明所述具有快速建立时间的级联积分梳状滤波器设有：

数字控制模块，主要用于监测系统参数，所述系统参数包括但不限于上电复位与掉电使能、输出数据速率、输入通道、通道增益等，作为使能快速恢复的控制信号；