【正文】 的作用，它主要用對于采樣速率的抽取，同時具有低通濾波器的特性。 FIR 濾波器 簡單的對輸入采樣值進行加權平均計算。 (4) FIR 濾波器 幅頻特性 的 精度 比 IIR 濾波器 低，但是相位線性 的 ，就是 在不同 的 頻率分量 下 信號經過 FIR 濾波器后他們的 延時 不變。 IIR 幅頻特性精度很高，相位不是線性的， 因此 可以應用于相位信息不敏感的音頻信號上； IIR 濾波器設計時的階數不是由設計者指定，而是根據設計者輸入的各個濾波器參數（截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等）， 最終 由軟件 計算出滿足這些參數的最低濾波器階數。 當 設計 IIR 數字濾波器時，我們根據指標先寫基于 FPGA 的 CIC 濾波器設計 8 出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換， 可以 將模擬濾波 器的公式轉換成數字濾波器的公式。 圖 23 IIR 濾波器的直接 型網絡 結構 由圖可以看出， IIR 網絡存在輸出對輸入的反饋支路，也就是存在環(huán)路。在濾波過程中，輸出在經過延遲后 經過反饋 被加到輸入端。 (3)按 照 通過信號的頻段 可將濾波器 分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。 數字濾波器 是 由 乘法器、加法器和延時單元組成的一種算法或裝置。因為信號是通過數字進行傳輸的，數字信號 的抗干擾能力強，所以 可以極大限度的消除干擾。 數字信號處理的核心算法是離 散傅立葉變換 (DFT)， 通過 DFT運算 使信號在數字域和頻域都實現(xiàn)了離散化，從而可以 通過 計算機 來 處理離散信號。 (2) 保持。 FIR 濾波器理論上要求降低其階數，階數增大會增加其運算量。 濾波器的功能就是允許信號 的 某一部分頻率順利通過，而 除此之 外 的 一部分頻率信號受到較大的抑制， 其 實質上是一個選頻電路。經過半個 多 世紀的發(fā)展， 以及國人的不斷努力， 我國 在 濾波器研制、生產和應用等方面 都取得了一定的成績，并逐步縮小同發(fā)達國家的差距 ，但由于專門研制機 構 的缺少 ，集成工藝 的落后，基礎 材料工業(yè) 不發(fā)達 ，使得我國 在許多新型濾波器的研制應用與 發(fā)達國家的技術水平還存在著一定的差距 。 濾波器最早是由 美國和德國科學家 在 1917 年發(fā)明 的，經過不斷的改進，導致了美國在 次年多路復用系統(tǒng) 的出現(xiàn) 。所以，數字技術在現(xiàn)在占據了信號處理的大多數份額。 數字信號處理的算法 則主要依賴于 計算機 或專用處理設備。 (5) 然后通過級聯(lián)的方式設計出級聯(lián)梳狀濾波器，分析其各個參數和實現(xiàn)的指標， 并完成對其的仿真。 隨著數字技術的的廣泛應用，現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)得到了迅速的發(fā)展，器件集成度和速度都在不斷增長。 開始日期 2021 年 3 月 28 日 完成日期 2021 年 7 月 1 日 主管院長 (簽字 ) 年 月 日 西 安 郵 電 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論文 ) 工 作 計 劃 學生姓名 奚董超 指導教師 高敏 職稱 講師 學院 電子工程學院 系部 微電子系 專業(yè) 集成電路設計與集成系統(tǒng) 題目 基于 FPGA 的 CIC 濾波器設計 工作進程 起 止 時 間 工 作 內 容 了解 CIC 濾波器的基本概念、分類、原理及應用 . 熟悉 QUARTUSII 軟件開發(fā)平臺 建立濾波器模型 研究 模型 參數 ,編寫代碼 對程序進行仿真和修改 撰寫論文 修改論文，準備答辯 主要參考書目（資料） [1]楊剛 龍海燕 .《現(xiàn)代電子技術 VHDL與數字系統(tǒng)設計》 .電子工業(yè)出版社 [2]侯伯亨 .《 VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計》 . 西安電子科技大學出版社 [3] 近年的文獻資料 [4]曾繁泰 .《 VHDL程序設計 》，清華大學出版社 主要儀器設備及材料 可以上網的電腦一臺； 打印機一臺，打印紙若干 。 本人完全清楚本聲明的法律后果，申請學位論文和資料若有不實之處，本人愿承擔相應的法律責任。數字濾波器在語音和圖像中的處理被經常用到。 設計時先設計出一級的 CIC 濾波器，分析其參數和特性，然后通過需要得出所需的級數，通過模塊化的設計完成多級的設計，最后經過仿真分析濾波器的特性，對其進行修改和改進。 4． 指導教師審閱意見 指導教師 (簽字 )： 年 月 日 說明： 本報告必須由承擔畢業(yè)論文 (設計 )課題任務的學生在畢業(yè)論文 (設計 ) 正式開始的第 1 周周五之前獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 關鍵詞： 數字信號處理 ； 數字濾波； CIC 濾波器 基于 FPGA 的 CIC 濾波器設計 III Abstract With the development of science and technology, digital signal processing technology is widely applied in many kinds of field, digital signal processing technology has been developing rapid in the direction of low voltage, low power, high speed, high resolution. The purpose of digital signal processing is measure the analog signal in the real world .so before digital signal processing we need to put a signal from the analog domain into digital domain by ADC . And digital signal processing output often will transform into analog signals by DAC. Digital signal processing algorithm is mainly dependent on the puter and special processing equipment. Compared with Analog signal processing techniques ,the advantages of digital signal processing technology is flexible, precise and antijamming of strong, equipment of small size, low cost, speed. The task of this article: analysing of the filter, introduced FIR filter and IIR filter ,pare with FIR filter and IIR filter analysis the advantages and disadvantages , introduced CIC filter, selecting the parameters of the CIC filter and analysing its characteristics, and ultimately, building model, optimization and simulation. Key Words： Digital signal processing。噪聲會 使信號在傳輸中發(fā)生失真，影響了信號的真實性，同時在接收端也會帶來不便。 70 年代，在集成電路產業(yè)的帶動下，濾波器逐漸 被集成在了芯片之中，集成的濾波器有 RC 有源濾波器、數字濾波器、開關電容濾波器 ，并且得到了很好的應用。 (2) 數字濾波器，介紹濾波器在數字信號領域的重要性，數字信號的原理，濾波器的分類， FIR 濾波器， IIR 濾波器和 CIC 濾波器的特性。 數字濾波 技術 在數字信號處理領域中可以算是一個里程碑，數字濾波是用來對輸入信號進行濾波的硬件或者軟件，所謂數字濾波器，是指輸入、輸出均為數字信號，通過一定運算關系改變輸入信號所包含頻率成分的器件。 圖 21 中 x(t)是模擬信號，經過模數轉換 (A/D)的采樣、保持、量化和編碼變?yōu)樗璧臄底中盘?，數字信號通過系統(tǒng)函數 H(z)得到數字信號的輸出 y(n)，y(n)通過數模轉換 (D/A)得到模擬信號 y(t)。 量化是 指 將連續(xù)幅 值 的抽樣信號轉換 為 離散時間、離散幅值 的數字信號，量化的主要問題就是 對 量化誤差 的處理 。大多數 的 D/A 轉換器由電阻陣列和 n 個電流開關(或電壓開關 )構成。 基于 FPGA 的 CIC 濾波器設計 5 (3) 數字處理設備輸出的信號 是 穩(wěn)定可靠 的 。 (2)按 照 采用的 元器件 可以將濾波器 分為無源和 有源濾波器 兩種。 帶通濾波器： 使信號中 一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲。 數字濾波器按照單位取樣 的時域特性可分為： IIR （ Infinite Impulse Resoponse）濾波器（無限脈沖響應濾波器）和 FIR（ Finite Impulse Response）濾波器（有限脈沖響應濾波器）。 IIR 濾波器有以下幾個特點： (1) IIR 數字濾波器的系統(tǒng)函數可以寫成封閉函數的形式。 IIR 濾波器的缺點： (1) 脈沖響應為無限長 。 對差分方程進行 Z 變換可得其傳輸函數： ??? ?? 10 )()( Nn nznhzH （ 24） )(zH 是濾波器的系統(tǒng)函數， N 為其階數。 (2) FIR 濾波器 比 IIR 濾波器更 容易最佳化。 結合 FIR 濾波器和 IIR 濾波器的優(yōu)缺點， CIC 濾波器應運而生， CIC 濾波器是基于 FIR 濾波器和 IIR 濾波器設計的，是兩者的優(yōu)點得以綜合，極大限度的避免兩者的不足。 對式 (25)作 z 變換， 如下式所示： ][][][ 1 zXzYzzY ?? ? （ 26） 令][ ][zX zYHI ?， 可 以 得 到 積分器的傳輸函數為： I： 11 1 ??? zHI （ 27） 圖 25 積分器的結構圖 輸入信號為 x(n)， 經過加法器與上一次的 經過反饋后的 結果累加得到新的結果 y(n)輸出。 CIC 的優(yōu)點： (1) 無乘法器：沒有乘法器在一定程度上減少了運算量，從而可以提高電路的速率。它是作為 專用集成電路 （ ASIC）的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。從本質上講，布線資源的使用方法 直接影響著 設計的結 果。 Modelsim 是由 Mentor 公司的子公司 Model Tech 開發(fā)的仿真工具，支持VHDL， Verilog以及混合語言設計的仿真，既可以應用于前仿真， 也可以在 FPGA器件庫的支持下進行時序仿真。設計編譯完成后，我們就可以 對頂層模塊、結構、實體加載仿真器。 (2) 模塊設計 。 (5) 綜合 。在布局布線中 同時 ，也可以 提取時序信息形成報告。 設計一個 N 階的，抽取因子為 R，延遲 因子 為 M 的 CIC 濾波器 。 積分器和梳狀濾波器之間有一個抽取器，并使前級和后級的 抽取因子 為 R，這樣只要改變 R 的數值，就可以使系統(tǒng)工作在變采樣率的系統(tǒng)中，而不需要重新設計該系統(tǒng)，同時抽取器的引入，使得寄存器的的數目大幅度減少，使得系統(tǒng)具有良好的經濟性，所以 CIC 濾波器就可被廣泛應用于語音和數字信號共同傳輸的變采樣綜合業(yè)務中。 積分器是一個將數據不斷累加的過程，在 CIC 濾波器中的積分器實際上是累加器，將上次累加的結果和這次的輸入不斷相加最后送給抽取器，而抽取器是將積分器的結果進行采樣，根據不同的系數，將所得的結果收集起來，把需要的存入寄存器，送給梳狀濾波器，梳狀濾波器是將相當于減法器，將所得的結果進行延時，由輸入的結果相減，送給輸出。 ComReg1[1] = ComReg1[0]。對圖做一定的變換可得濾波的模擬輸出波形。基于 FPGA 進行濾波器的設計技術目前還處于不成熟的階段。 非常感謝西安郵電學院多年的的培養(yǎng)，這段學習經歷將使我終生受益。編制時，我公司技術發(fā)展部、質檢科以及項目部經過精心研究、合理組織、充分利用先進工藝，特制定本施工組織設計?？倢?2