[发明专利]一种使用MATLAB计算AIC3104内部滤波器参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信及数字信号处理技术领域，特别涉及一种使用MATLAB计算AIC3104内部滤波器参数的方法。

背景技术

AIC3104是德州仪器公司(TI)推出的一款高性能的立体声音频codec芯片，内置耳机输出放大器，支持Mic和Line-in两种输入方式，且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC3104的模数转换和数模转换部件高度集成在芯片内部，采用了先进的Sigma-delta过采样技术，可以在8K到96K的频率范围内提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样。AIC3104内部集成数字无限长脉冲响应(IIR)滤波器，其参数可由用户灵活配置，且AIC3104工作功耗较低。由于具有上述优点，使得AIC3104是一款非常理想的音频模拟I/O器件

AIC3104数模转换的数字处理模块是一个4阶数字IIR滤波器，这个4阶IIR滤波器是由两个2阶IIR滤波器串联构成的，每个2阶IIR滤波器有5个参数单独可配，所以4阶IIR滤波器共有10个参数需要配置，参数繁多且调整困难。

传统的AIC3104的内部滤波器参数是通过TI提供的2阶IIR滤波器设计工具得到的，而TI提供的滤波器设计工具功能较为简单，每个2阶滤波器需要单独设置，且只能在有限的几个模式中选择，如带通滤波器，低通滤波器等。滤波器设计算法种类较少，如巴特沃斯滤波器，贝塞尔滤波器等，设计方法不够灵活。无法直接通过4阶IIR滤波器的幅频响应计算两个2阶滤波器的系数。

为了解决AIC3104的内部滤波器设计过程复杂，实现复杂幅频响应特性困难的问题，需要设计一种针对AIC3104芯片的滤波器参数计算方法，根据制定的幅频响应计算4阶IIR滤波器的系数，并转化为AIC3104内部两个2阶IIR滤波器的系数，从而简化AIC3104滤波器设计过程。

发明内容

本发明是通过这样的技术方案实现的：一种使用MATLAB计算AIC3104内部滤波器参数的方法，其特征在于，所述方法包括如下次序步骤：

（a）首先根据需求的幅频响应建立数组；

将滤波器的频率归一化至0到1的范围，选取若干点建立频点数组f，并根据需求的幅频响应，选取对应点的滤波器增益建立幅频响应数组m；

（b）然后使用MATLAB信号处理工具箱中提供的滤波器设计函数yulewalk计算出一组4阶IIR滤波器系数；

设置yulewalk函数滤波器阶数为4，输入频点数组f和幅频响应数组m，即获得4阶IIR滤波器系数数组[b，a]；

（c）随后根据AIC3104提供的两个2阶IIR滤波器系数构建方程组，并通过MATLAB符号数学工具箱中提供的函数solve解方程组；

将AIC3104提供的两个2阶IIR滤波器频率响应公式系数归一化，并根据频率相应公式等价的关系建立方程组：

式中N0，N1，N2，N3，N4，N5，D1，D2，D4，D5为AIC3104的数字IIR滤波器配置寄存器要输入的参数，为IIR滤波器系数数组b中的元素，为IIR滤波器系数数组a中的元素；

将此方程组通过MATLAB符号语言描述，并通过solve函数解此多元多次方程组，并挑选一组实数解用于计算；

（d）最终将方程组的解转化为AIC3104可配置的参数，从而完成AIC3104的4阶IIR滤波器设计过程。

将solve函数得出的实数解乘32768并归整，参考AIC3104数组手册分解为各个寄存器参数，从而完成AIC3104的4阶IIR滤波器设计过程。

本发明的有益效果： AIC3104内部滤波器的设计方法，使用MATLAB软件辅助完成IIR滤波器设计，并通过MATLAB软件完成复杂多元多次方程组的求解，最终转化为AIC3104的内部滤波器配置寄存器系数。本发明相比传统的AIC3104内部滤波器设计方法，不受TI提供的滤波器设计软件功能限制，可将两个2阶IIR滤波器看作一个4阶IIR滤波器进行设计，只需描述需求的幅频响应即可完成计算，省去通过2阶IIR滤波器去拼凑4阶IIR滤波器的复杂操作，减少尝试次数，提高滤波器设计效率， 适用范围广，具有推广价值。

附图说明

图1 滤波器设计方法框图。

具体实施方案

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述：