基于FPGA的四阶IIR数字滤波器
作者：张 磊
来源：《商情》2010年第23期
【摘要】 由于迅速发展着的EDA技术具有众多优点,它已经被广泛地应用于各种电子技术设计及科研工作中,而FPGA作为一种大规模可编程逻辑器件,是用户编程以实现某种逻辑功能的新型硬件,并将随着EDA技术的发展成为电子设计领域的重要角。本文介绍了一种采用级联结构在FPGA上实现四阶IIR数字滤波器的方法。着重探讨了IIR滤波器的原理和结构,及其系统实现,并用VHDL硬件描述语言加以描述。此设计扩展性好,便于调节滤波器的性能。 【关键词】 IIR数字滤波器 级联结构 EDA——电子设计自动化
引言
随着EDA技术的发展,使用硬件语言设计PLD/FPGA成为一种趋势。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,在现代数字通信系统中,FPGA的应用
相当广泛。IIR数字滤波器在很多领域中有着广阔的应用。与FIR数字滤波器相比,它可以用较低的阶数获得高选择性,所用存储单元少,经济而效率高,在相同门级规模和相同时钟速度下可以提供更好的带外衰减特性。本设计便是基于FPGA的四阶IIR数字滤波器的设计。我们首先运用MATLAB软件,设计出符合应用要求的未经量化的IIR滤波器。然后将MATLAB设计出的IIR滤波器进一步分解和量化,从而获得可用FPGA实现的滤波器系数。接着由EDA知识,用VHDL语言在MAXPLUS II软件平台上编程,仿真,在软件上实现设计,并最终进行验证,得到符合要求的数字滤波器。
1、 IIR数字滤波器的结构
采用这种级联结构实现IIR滤波器的优点是每一个基本节只是关系到滤波器的某一对极点和一对零点,调整系数a0i、a1i、a2i,只单独地调整了滤波器第i对零点而不影响其他任何零、极点。同样,调整b1i、b2i系数、也只单独调整了第i对极点。因此,这种结构便于准确地实现滤波器的零、极点,也便于调整滤波器的频率响应性能。这种结构的另一个优点是存储单元需要较少,在硬件实现时,可以用一个二阶节进行时分复用,从而降低对FPGA硬件资源的要求。
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