【正文】 定是穩(wěn)定的 。 造成當輸入數(shù)位 信 號為有限長的時候，輸出數(shù)位信 號會變成無限長。 IIR 濾波器的優(yōu)點：較容易設(shè)計以及實現(xiàn)。 當 設(shè)計 IIR 數(shù)字濾波器時，我們根據(jù)指標先寫基于 FPGA 的 CIC 濾波器設(shè)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(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的公式。由于運算中 存在 舍入處理， 會 使誤差不斷累積，有時會產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。 (2) IIR 數(shù)字濾 波器采用遞歸型結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上有反饋環(huán)路。 IIR 濾波器的設(shè)計就是對 kA 和 kB 的確定。 圖 23 IIR 濾波器的直接 型網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu) 由圖可以看出， IIR 網(wǎng)絡(luò)存在輸出對輸入的反饋支路，也就是存在環(huán)路。首 先先來介紹 IIR 濾波器。 FIR 濾波器屬于非遞歸型濾波器，其 沖激響應 是有限 長度的， IIR 是遞歸型濾波器，其沖擊響應是無限 長度的。非遞歸濾波與其相反，輸出不依賴以前的輸出 信號，只依賴輸入信號及濾波響應函數(shù) 。在濾波過程中，輸出在經(jīng)過延遲后 經(jīng)過反饋 被加到輸入端。 遞歸濾波 也 稱 之 為反饋濾波。 帶阻濾波器：抑制 信號中 一定頻段內(nèi)的信號，允許該頻段 以外的信號通過。 高通濾波器 ：使 信號中的高頻 部分 通過，抑制低頻 部分、 直流分量 、干擾和噪聲 。 (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。 有源濾波器：由無源元件和 有源器件 組成 的濾波器 。 無源濾波器 ： 僅由 無源元件 組成的濾波器，它是利用電容和電感元件的 電抗 隨頻率的變化而變化的 原理 構(gòu)成的。 模擬濾波器是主要通過硬件電路 對連續(xù)信號的處理裝置，從而達到對信號過濾 的 作用。 數(shù)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。因為數(shù)字信號的處理可以用很多算法對其進行處理，得到不同的形式，這樣會很大程度上保障了信號 傳輸 的安全。因為 在 數(shù)字信號 處理中，數(shù)字信號只含有 “ 1”和“ 0”兩個電平， 信號的電平幅度大小只要滿足電路的識別能力即可， 這就 使得數(shù)字系統(tǒng)具有很大的噪聲容限。因為在模擬系統(tǒng)中，非線性失真會造成信號的 嚴重 損傷 ，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。因為信號是通過數(shù)字進行傳輸?shù)?，?shù)字信號 的抗干擾能力強，所以 可以極大限度的消除干擾。一般來說，由于電流開關(guān)切換 的 誤差小，大多 數(shù)模轉(zhuǎn)換器會 采用電流開關(guān)型電路，電流開關(guān)型 的 電路如果直接輸出生成的 是 電流，則 稱 為電流輸出型 D/A轉(zhuǎn)換器 。按 照 數(shù)字 信號的 輸入值切換開關(guān)，產(chǎn)生 與輸入成 比例的電流 (或電壓 )。 數(shù)模轉(zhuǎn)換 是將離散的數(shù)字 信號 轉(zhuǎn)換為連接變化的模擬 信號 ， D/A 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路構(gòu)成 沒有 多 大 的 差異，一般 是 按 照 輸出 的 是電流還是電壓、能否作乘法運算等進行分類。 數(shù)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(shù)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。 編碼是將量化后的信號編碼 形式 成二進制代碼 形式的 輸出。假設(shè)噪聲信號在量化電平中是均勻分布的， 那么 量化噪聲 的 均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗 有關(guān)。 (3) 量化。 (2) 保持。采樣是指 在特定的時刻對 輸入的 模擬信號進行測量。 模數(shù)轉(zhuǎn)換 的過程分為 采樣、保持、量化和編碼。數(shù)字濾波基于 FPGA 的 CIC 濾波器設(shè)計 4 器處理的對象是數(shù)字化的模擬信號，或是存儲在存儲器里數(shù)據(jù)變量。 FIR 濾波器理論上要求降低其階數(shù)，階數(shù)增大會增加其運算量。 IIR 濾波器可以用較少的階數(shù)獲得較高的選擇特性，存儲單元少，運算次數(shù)少，但是其相位非線性 。數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比，因為 所處理的 信號形式和實現(xiàn)濾波器的方法不同， 所以 數(shù)字濾波器 具有比模擬濾波器 無法比擬的 精度高、穩(wěn)定、體積小、質(zhì)量靈活、不要求阻抗匹配等優(yōu)點。 濾波器中，通帶 是指 信 號能夠通過的頻率范圍， 也 稱為通頻帶 ；反之，信號受到比較 大 的 衰減或完全被抑制的頻率范圍稱為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率；理想濾波器在通帶內(nèi)的 增益為常數(shù)，在阻帶內(nèi)的 增益為零；實際 上 濾波器的通帶和阻帶之間存在一定的過渡帶。 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(zhì)上是一個選頻電路。 基于 FPGA 的 CIC 濾波器設(shè)計 3 2 數(shù)字濾波器 濾波器是一種用來消除 來自 外 界 干擾的 器件 ， 可以 將輸入或輸出 通 過過濾后 得到純凈 信號 。 (3) FPGA 的應用，主要介紹 FPGA 的背景，優(yōu)點和設(shè)計的流程，同時簡單介紹了 QuartusII 和 Modelsim 兩款軟件。 本文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排 本文主要研究基于 FPGA 的級聯(lián)梳狀濾波器 (CIC)的設(shè)計與實現(xiàn)方面的問題，結(jié)構(gòu)安排如下： (1) 引言，主要介紹課題的研究背景、現(xiàn)狀和意義。經(jīng)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(chǎn)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(gòu) 的缺少 ，集成工藝 的落后，基礎(chǔ) 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(shù)水平還存在著一定的差距 。當然， 由于濾波器在 電子應用的作用， 對 其 的研究仍在不斷進行。 80 年代， 在 各類新型濾波器的 性能取得了很大的提高 ， 濾波器的 應用范圍逐漸擴大。 從60 年代起 ， 計算機技術(shù) 的廣泛使用，加上 集成工藝 的改進 和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器 不斷 朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價廉方向 發(fā)展 ，并且， 把這 作為 主 要研究 方向 ，不斷的努力， 力求 使濾波器趨于完美，同時帶動了相關(guān)行業(yè)的進步 。 濾波器最早是由 美國和德國科學家 在 1917 年發(fā)明 的，經(jīng)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) 。在所有的電子 器件 中，使用最多， 應用最廣泛， 技術(shù)最為復雜的 就是 濾波器了。 凡是 具有 信號處理 能力 的裝置都可以稱為濾波器。 這是因為，在信號的處理時，濾波器的功能是消除噪聲，抑制帶寬。所以，數(shù)字技術(shù)在現(xiàn)在占據(jù)了信號處理的大多數(shù)份額。數(shù)字技術(shù)扮演的角色越來越重要，原來的一 些模擬技術(shù)逐漸被數(shù)字技術(shù)取代。 digital filter。 本文主要完成的工作：對濾波器的分析，介紹 FIR 和 IIR 濾波器，比較其優(yōu) 缺點，從而引入 CIC 濾波器，對 CIC 濾波器的參數(shù)設(shè)置 及其特點，最終，建立模型，對其優(yōu)化仿真。 數(shù)字信號處理的算法 則主要依賴于 計算機 或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備。因此在進行數(shù)字信號處理之前需要將信號從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 實現(xiàn)。 西安郵電學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )成績評定表 學生姓名 奚董超 性別 男 學號 04076092 專 業(yè)班 級 集成電路 0703 課題名稱 基于 FPGA 的 CIC 濾波器設(shè)計 課題 類型 硬件設(shè) 計 難度 難 畢業(yè)設(shè)計（論文）時間 2021 年 3 月 28 日～ 7 月 1 日 指導教師 高敏 (職稱 講師 ) 課 題 任 務 完 成 情 況 論文 (千字 )； 設(shè)計、計算說明書 (千字 )； 圖紙 (張 )； 其它 (含附件 )： 指導教師意見 分項得分：開題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分； 論文撰寫（規(guī)范） 分； 學習態(tài)度 分； 外文翻譯 分 指導教師審閱成績： 指導教 師 (簽字 )： 年 月 日 評 閱 教 師 意見 分項得分：選題 分； 開題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分； 論文撰寫（規(guī)范） 分； 外文翻譯 分 評閱成績： 評閱教師 (簽字 )： 年 月 日 驗收小組意見 分項得分：準備情況 分； 畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量 分； （操作）回答問題 分 驗收成績： 驗收教師 (組長 )(簽字 )： 年 月 日 答 辯 小組 意 見 分項得分：準備情況 分； 陳述情況 分； 回答問題 分； 儀表 分 答辯成績： 答辯小組組長 (簽字 )： 年 月 日 成績計算方法 (填寫本院系實用比例 ) 指導教師成績 20 (％ ) 評閱成績 30 (％ ) 驗收成績 20 (％ ) 答辯成績 30 (％ ) 學生實得成績 (百分制 ) 指導教師成績 評閱成績 驗收成績 答辯成績 總評 答辯委員會意見 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )總評成績 (等級 )： 院答辯委員會主任 (簽字 )： 學院 (簽章 ) 年 月 日 備 注 西安郵電學院畢業(yè)論文 (設(shè)計 )成績評定表 (續(xù)表 )基于 FPGA 的 CIC 濾波器設(shè)計 I 目 錄 目 錄 ............................................................................................................................I 摘 要 .......................................................................................................................... II Abstract........................................................................................................................ III 1 引言 ............................................................................................................................. 1 .................................................................................................. 1 本文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排 ................................................................................ 2 2 數(shù)字濾波 器 ................................................................................................................... 3 ................................................................................................................ 3 數(shù)字濾波的原理 ................................................................................................. 3 濾波器的分類 ..................................................................................................... 5 2． 4 數(shù)字濾波器的分析 ......................................................................