电能计量芯片Sigma-DeltaADC降采样滤波器设计计算机技术与发展第23卷第1期Vol23No12013年1月Jan2013COMPUTERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENT电能计量芯片Sigma-DeltaADC降采样滤波器设计1112秦龙,陈光化,刘晶晶,曾为民1上海大学微电子研究与开发中心,上海200072;2华润上华科技有限公司,江苏无锡214028摘要:Sigma-DeltaADC精度高,是电能计量芯片的首选ADC。文中设计了一个应用于电能计量芯片中∑-△ADC的数字抽取滤波器,将∑-△调制器输出的串行比特流信号转换成多位并行输出。该抽取滤波器采样多级抽取结构,由级联积分梳状滤波器CascadedIntegratorComb,CIC,半带滤波器HalfBandFilter,HBF以及FIR补偿滤波器组成。对各级滤波器的阶数、系数进行优秀设计,实现128倍的抽取。对HBF采用有符号正则数编码节CSD编码,经优化设计后,在CSMC018um工艺下综合,与传统方法相比,面积减少8%,功耗降低15%。实验结果表明:该方法使抽取滤波器在面积和功耗上都有所改善,且性能完全符合电能计量芯片设计要求。关键词:Sigma-DeltaADC;降采样滤波器;级联积分梳状滤波器;半带滤波器;补偿滤波器中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1673-629X201301-0181-04doi:103969/jissn1673-629X201301045DecimationFilterDesignofElectricalEnergyMeasurementICSigma-DeltaADC1112QINLong,CHENGuang-hua,LIUJing-jing,ZENGWei-min1Micro-electronicsR&DCenter,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China;2CentralSemiconductorManufacturingCorporation,Wuxi214028,ChinaAbstract:Electricalenergymeasurementrequireshighaccuracy,Sigma-DeltaADCmeetsitItpresentsadecimatorfilterthatcanbeusedinelectricalenergymeasurementICfor∑-△ADC,usingthisdecimationwillconvertedtheSigma-DeltamodulatorsignaloftheserialbitstreamintoanumberofparallelThefilterconsistsofaCICfilter,aHBFandaFIRcompensationfilterOptimizetheorderandcoef-ficienttorealizedecimationratioof128InimplementionofHBFwithCSDcode,useCSMC018umprocesstosynthesisandthenfoundtheareaislessthan8%,andpowerdissipationislessthan15%,comparedwithconventionmethodafteroptimizationExperimentalre-sultsshowthedecimationfilterhasimprovedintheareaandpower,andperformanceinfullcompliancewiththerequirementsoftheener-gymeteringchipKeywords:Sigma-DeltaADC;decimationfilter;cascadedintegratorcombfilter;halfbandfilter;compensationfilter心???电能计量专用芯片ElectricalMeasurementU-0引言nit,EMU也提出了更高的要求。目前计量芯片的模智能电表smartmeter作为智能电网的终端计量数转换电路基本上都采用Sigma-Delta型,而降采样滤仪器,不仅需要能够精确计量用户的用电信息,而且还波器是Sigma-DeltaADC的核心组成部分,因此,对降需各种通信功能,如RS485、红外、电力线载波等,以实采样滤波器的研究具有十分重要的意义。现自动化远程管理。因此,智能电表在整个智能电网的建设中起着关键性作用。而对于智能电表的核在Sigma-DeltaADC中,功耗主要集中在降采样[1~4]滤波器。而滤波器的功耗主要由乘法器决定,因此如何减少滤波器中乘法器的个数成为降采样设计的收稿日期:2012-05-13;修回日期:2012-08-20研究重点。文献[5]中HOGENAUE提出了级联积分基金项目:2011年国家科技重大专项2011ZX02507梳状滤波器CascadedIntegratorCom,CIC,由于CIC作者简介:秦龙1986-,男,湖南双峰人,硕士研究生,主要研究滤波器无须乘法运算,因此与传统通过FIR滤波器直方向为数字信号处理、数字通信;陈光化,副研究员,主要研究方向为检测技术与信息处理、模式识别与智能系统。接降采样相比,极大地降低了面积与功耗。然而当降计算机技术与发展第23卷?182?采样率较大时,单级CIC滤波器却无法满足要求,且功增加。电能计量芯片Sigma-Delta的采样频率为耗也相对较大。文献[6]中提出了多级采样交换理论1792kHz,后续数字信号处理的频率为14kHz,因此,在及多相原理从而降低乘法运算次数,该方法的难点在本设计中,为了实现128倍的降采样,采用了分级抽取[12,13]于多相因子的不确定性,且...