基于vhdl的iir數(shù)字濾波器的設(shè)計-wenkub
2023-07-11 12:32:15 本頁面
【正文】 ???102)(wknknx() 式中：k 表示 的第 位，上標(biāo)為 0 的是符號位，因此可以定義一個 5bit 為)(X?變量的函數(shù) F 為： ()???),(2121knknknyx knknknknk ybxaxa210210 ????由此可以得到： ()???1)(bky ),(2121knknknyxF?? ),(0210210??nnnyxF由于 F 函數(shù)僅有 32 種可能取值，因此可以設(shè)計一個 32*b 位的 ROM 構(gòu)成的如圖 12描述的基于 ROM 的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。由式()可以看出，按照這種設(shè)計方法，要用到 5 個乘法器和 6 個加法器。其中利用 DSPTMS320 系列芯片實(shí)現(xiàn)濾波時速度較慢，而利用 ISP 器件實(shí)現(xiàn)時，其運(yùn)算速度比 DSP 器件要快好多倍。這種設(shè)計方法是根據(jù)其幅度特性先確定零極點(diǎn)位置，再按照確定的零極點(diǎn)寫出其系統(tǒng)函數(shù)，畫出其幅度特性，并與希望的進(jìn)行比較，如不滿足要求。例如巴特沃斯低通幅度特性是單調(diào)下降，而切比雪夫低通特性帶內(nèi)或帶外有上、下波動等，對于要求任意幅度特性的濾波器，則不適合采用這種方法。1. IIR 數(shù)字濾波器的模擬轉(zhuǎn)換設(shè)計法利用模擬濾波器成熟的理論和設(shè)計方法來設(shè)計 IIR 數(shù)字濾波器是經(jīng)常使用的方法。與 FIR 數(shù)字濾波器相比，IIR 數(shù)字濾波器可以用較低的階數(shù)獲得高的選擇性，所用的存儲單元少，成本低、信號延遲小，并且 IIR 數(shù)字濾波器可以借助于模擬濾波器的設(shè)計成果，設(shè)計工作量相對較小，為此，本文就 IIR 數(shù)字濾波器進(jìn)行相關(guān)討論。輸入一組數(shù)字量，通過運(yùn)算輸出的是另一組數(shù)字量。本次設(shè)計采用 EDA 技術(shù)中的模塊化設(shè)計思想，就 IIR 數(shù)字濾波器中的一些關(guān)鍵電路進(jìn)行設(shè)計,主要內(nèi)容包括：時序控制模塊、延時模塊、補(bǔ)碼乘加模塊、累加模塊和 IIR 數(shù)字濾波器的頂層設(shè)計。關(guān)鍵詞：電子設(shè)計自動化，IIR 數(shù)字濾波器（無限長沖激響應(yīng)） ，現(xiàn)場可編程門陣列，硬件描述Abstract: A kind of IIR digital filter design method was introduced in the paper, which is based on FPGA. By used the design plant of QUARTUSⅡ, we adopt blocking method named “Topdown ” and divide the entire IIR digital filter into four blocks, which are Clock control, Time delay, Multiplyaddition and Progression. After described with VHDL, we do emulate and synthesis to each block. The result shows that, the introduced IIR digital filter runs fast, and the coefficient changes agility. It has high worth for consulting.Keywords: electronic design automation, iir digital filter, field programmable gate array, very high speed integrated circuit hardware description language (VHDL)淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）2淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）3目 錄1. 序 言 ...................................................................................................................3 數(shù)字 濾波器及其硬件實(shí)現(xiàn)方 法 ......................................................................3 IIR 數(shù)字濾波器概念 ........................................................................................3 IIR 數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)方案 ..................................................................53. EDA 技術(shù)和可編程邏輯器件 ...........................................................................8 電子設(shè)計自動化 EDA 技術(shù) ............................................................................8 可編程邏輯器件 ..............................................................................................9 硬件描述語言 VHDL 及數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法 ...............................................94. IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計與仿真結(jié)果分析 ........................................................10 各模塊的設(shè)計與仿真結(jié)果分析 ....................................................................10 IIR 數(shù)字濾波器的仿真與結(jié)果分析 ..............................................................14結(jié) 束 語 .................................................................................................................18參考文獻(xiàn) .................................................................................................................19致 謝 .....................................................................................................................20附錄 1 各模 塊 VHDL 程序 ...................................................................................21淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）41. 序 言隨著 EDA 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和深入，EDA 技術(shù)在電子信息、通信、自動控制及計算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的重要性日益突出。畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書學(xué)生姓名 學(xué) 號 170602045院 (系) 物理與電子電氣工程學(xué)院專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù)題 目 基于 VHDL 的 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計指導(dǎo)教師 教授/碩士2022 年 5 月淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）1摘 要:本課題采用一種基于 VHDL 的 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計方案,首先分析了 IIR 數(shù)字濾波器的原理及設(shè)計方法，然后通過 QUARTUSⅡ的設(shè)計平臺，采用自頂向下的模塊化設(shè)計思想將整個 IIR 數(shù)字濾波器分為：時序控制、延時、補(bǔ)碼乘加和累加四個功能模塊。這些技術(shù)的使用使得現(xiàn)代電子產(chǎn)品的體積減小、性能增強(qiáng)、集成化程度提高，與此同時其可編程能力也得以提高。分別對各模塊采用 VHDL 進(jìn)行描述后，進(jìn)行了仿真和綜合，取得了較好的設(shè)計效果。數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性好、精度高、靈活性大等突出優(yōu)點(diǎn)。 IIR 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)IIR 數(shù)字濾波器有直接型、級聯(lián)型和并聯(lián)型三種基本結(jié)構(gòu)。設(shè)計過程是：按照技術(shù)要求設(shè)計一個模擬濾波器，得到濾波器的傳輸函數(shù) ，再按一)(sHa定的轉(zhuǎn)換關(guān)系將 轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù) 。下述介紹的在數(shù)字域直接設(shè)計 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法，其特點(diǎn)是適合設(shè)計任意幅度特性的濾波器?？赏ㄟ^移動零極點(diǎn)位置或增加（減少）零極點(diǎn)，進(jìn)行修正。FPGA 的實(shí)現(xiàn)包括其自帶的核的實(shí)現(xiàn)方法和自編程實(shí)現(xiàn)方法。對于 FPGA 的設(shè)計
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