고성능 Sigma-Delta ADC를 위한 데시메이션 필터 최적화 설계 기술

박상보; 김형원

doi:10.5573/ieie.2023.60.5.17

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박상보 (충북대학교) 김형원 (충북대학교)

저널정보: 대한전자공학회 전자공학회논문지 전자공학회논문지 제60권 제5호(통권 제546호)

발행연도: 2023.5

수록면: 17 - 24 (8page)

DOI: 10.5573/ieie.2023.60.5.17

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본 논문은 Sigma-Delta ADC의 Oversampled 모듈레이션 결과 샘플의 레이트 감소를 하는 데시메이션 필터의 높은 성능을 유지하면서 하드웨어 크기를 최소화하는 설계 최적화 기술을 소개한다. 기존의 일반 구조의 CIC 필터 대신 높은 성능을 제공하기 위해 본 연구는 Infinite Impulse Response (IIR) 필터인 다단 Butterworth 데시메이션 필터 구조를 사용하며 필터의 각 단의 레지스터 크기를 최소화하는 설계 방법을 제안한다. 또한 Overflow 발생을 방지하기 위한 새로운 기법을 사용하여 기존 데시메이션 필터 대비 Signal to Noise and Distortion Ratio (SNDR)을 크게 개선한다. 제안하는 필터는 설계기법으로서 필터 계수를 Canonical Signed Digit (CSD)으로 변환하여 곱셈기를 필요로 하지 않아 기존 IIR 필터보다 하드웨어 크기와 전력 소모를 크게 감소시킬 수 있다. 시뮬레이션을 통해 CIC (Cascaded Integrator Comb) 필터와 결과를 비교하여 Butterworth 데시메이션 필터를 사용함으로써 시그마-델타 ADC의 통과 대역에서의 왜곡을 크게 감소시키고 SNDR을 향상시킬 수 있음을 보인다.

#Decimation filter #CIC filter #Butterworth filter #Overflow #IIR filter

참고문헌 (10)

참고문헌 신청

D. Dellosa et al., "Design of sigma-delta analog-to-digital converters implemented in 65nm digital CMOS process for LoRa," TENCON 2017 - 2017 IEEE Region 10 Conference, pp. 500-504, Nov. 2017.

E. B. Hogenauer, "An Economical class of Digital Filters for Decimation and Interpolation," IEEE Trans., Acoustic, Speech and Signal Processing, vol. ASSP -29, No. 2, pp. 155-162, April. 1981.

M. Li, S. Zhang and X. Diao, "Compensation method for the CIC filter in digital down converter," 2011 International Conference on Electrical and Control Engineering, pp. 1024-1027, 2011

Ho-Jin Kang, HyungWon Kim, “Design and Analysis of Decimation Filers with Minimal Distortion for a High Speed High Performance Sigma-Delta ADC”, Journal of KIICE, Vol. 19, No. 11, pp. 2649-2655, Nov. 2015.

N. N. Hurrah, Z. Jan, A. Bhardwaj, S. A. Parah and A. K.Pandit, "Oversampled Sigma Delta ADC decimation filter: Design techniques, challenges, tradeoffs and optimization," 2015 2nd International Conference on Recent Advances in Engineering & Computational

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