一種模／數(shù)混合型FIR噪聲濾波器設(shè)計(jì)
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式中：θref為參考信號(hào)相位；θsig為環(huán)路返回信號(hào)相位；θqn為相位域的量化噪聲；ni為調(diào)制器輸出的延時(shí)深度，Ii為多輸入電荷泵的各支路電流；fref為鑒相器工作頻率；H(z)為針對(duì)量化噪聲的等效FIR濾波的傳遞函數(shù)：
電荷泵電流在該結(jié)構(gòu)中扮演了雙重角色。從式(1)可以看出，同常規(guī)結(jié)構(gòu)一樣，總電流影響了環(huán)路動(dòng)態(tài)特性；另一方面，式(2)表明各支路電流決定了所實(shí)現(xiàn)FIR濾波器傳遞函數(shù)的各項(xiàng)系數(shù)。只要根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的傳遞函數(shù)設(shè)置調(diào)制器輸出的延時(shí)深度以及電荷泵各支路電流的分配比例，就可以實(shí)現(xiàn)全定制的噪聲整形。此外，式(2)中當(dāng)f=0時(shí)，將有H(z)≡1。這表明無(wú)論設(shè)計(jì)參數(shù)如何選取，該結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器恒有單位直流增益，因此從根本上解決了現(xiàn)有數(shù)字FIR噪聲濾除技術(shù)中的噪聲增益問(wèn)題。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/187081.htm
現(xiàn)以8抽頭混合型FIR濾波器為例，分析該結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的全定制噪聲整形。通過(guò)采用并行8支路鑒相器和1個(gè)8輸入的電荷泵，并給電荷泵各支路分配相同的電流，設(shè)置圖1中調(diào)制器輸出的每級(jí)延遲為單個(gè)時(shí)鐘周期，可以實(shí)現(xiàn)如圖3所示的濾波器頻域響應(yīng)。對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為：
圖4是行為級(jí)仿真得到的采用混合型FIR濾波器的新結(jié)構(gòu)鎖相環(huán)輸出的頻譜，并與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)做了對(duì)比。所有模塊均為無(wú)噪聲理想模型，因此頻譜中只含△-∑調(diào)制帶來(lái)的量化噪聲。所用參考時(shí)鐘頻率為14．318 MHz；輸出頻率為532 MHz，對(duì)應(yīng)的分頻比為37．156；電荷泵總電流為320μA，對(duì)應(yīng)每個(gè)支路40μA；振蕩器增益為250 MHz／V；環(huán)路濾波器采用2階；環(huán)路帶寬設(shè)為700 kHz，對(duì)應(yīng)的過(guò)采樣率僅為10；所用調(diào)制器為3階MASH結(jié)構(gòu)。圖中橫坐標(biāo)按照參考時(shí)鐘頻率歸一化。對(duì)比圖4和圖3可以看出，混合型FIR濾波器按照其傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的對(duì)量化噪聲的抑制。
圖5(a)是行為級(jí)仿真得到的環(huán)路建立過(guò)程中振蕩器控制電壓的瞬態(tài)波形。從相同的建立過(guò)程(包括其中的周期滑動(dòng)現(xiàn)象)可以看出，由于新結(jié)構(gòu)中多輸入電荷泵的總電流與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)保持一致，因此混合型FIR濾波器的使用不會(huì)影響環(huán)路動(dòng)態(tài)特性。
圖5(b)是對(duì)比采用混合型FIR濾波器的新結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在環(huán)路鎖定時(shí)的瞬時(shí)相位誤差電壓(即2階環(huán)路濾波器中電阻兩端的電壓)。從中可以看到，盡管環(huán)路呈現(xiàn)相同的動(dòng)態(tài)特性，但新結(jié)構(gòu)中的瞬時(shí)相位誤差電壓遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這表明高頻量化噪聲得到了混合型FIR濾波器的有效抑制。
評(píng)論