Modern digital systems require one or more frequency shaping modules that realize certain transfer functions, usually in the form of digital filters. Breaking up the design into multiple stages results in reducing the implementation area and power consumption. However, there is no well-defined automation methodology to design an optimum multistage multirate filter. This article proposes a new design flow automation tool using a hybrid sampling strategy-based differential evolution (HSS-DE). The user specifies the inputs and outputs of the system, including the input spectrum, the sample rate change, the magnitude and phase responses, and the required signal-to-noise ratio. The tool uses this information to generate a solution indicating the number of stages and the filters’ specifications for each stage such that the generated architecture satisfies the user requirements. We compared the proposed tool to subsystems designed by experts in the ASIC industry. Several case studies are presented to demonstrate the proposed tool’s efficiency in different design problems. The case studies include decimation filters for sigma–delta ( $\Sigma \Delta $ ) analog-to-digital converters (ADCs) and interpolation filters for wideband transmitters such as wideband code division multiple access (WCDMA). The case studies’ results indicate that the proposed design automation flow reduces the design time remarkably, in addition to reducing the implementation in all cases.

中文翻译：

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使用基于混合采样策略的差分进化的多级多速率传递函数自动合成

现代数字系统需要一个或多个频率整形模块来实现某些传递函数，通常采用数字滤波器的形式。将设计分解为多个阶段可减少实现面积和功耗。然而，没有明确定义的自动化方法来设计最佳的多级多速率滤波器。本文提出了一种使用基于混合采样策略的差分进化 (HSS-DE) 的新设计流程自动化工具。用户指定系统的输入和输出，包括输入频谱、采样率变化、幅度和相位响应以及所需的信噪比。该工具使用此信息生成一个解决方案，该解决方案指示每个阶段的级数和滤波器规格，以便生成的架构满足用户要求。我们将提议的工具与 ASIC 行业专家设计的子系统进行了比较。提供了几个案例研究来证明所提出的工具在不同设计问题中的效率。案例研究包括用于 sigma–delta ($\Sigma \Delta $) 模数转换器 (ADC) 的抽取滤波器和用于宽带发射机（例如宽带码分多址 (WCDMA)）的插值滤波器。案例研究的结果表明，除了减少所有情况下的实施之外，所提出的设计自动化流程还显着减少了设计时间。我们将提议的工具与 ASIC 行业专家设计的子系统进行了比较。提供了几个案例研究来证明所提出的工具在不同设计问题中的效率。案例研究包括用于 sigma–delta ($\Sigma \Delta $) 模数转换器 (ADC) 的抽取滤波器和用于宽带发射机（例如宽带码分多址 (WCDMA)）的插值滤波器。案例研究的结果表明，除了减少所有情况下的实施之外，所提出的设计自动化流程还显着减少了设计时间。我们将提议的工具与 ASIC 行业专家设计的子系统进行了比较。提供了几个案例研究来证明所提出的工具在不同设计问题中的效率。案例研究包括用于 sigma–delta ($\Sigma \Delta $) 模数转换器 (ADC) 的抽取滤波器和用于宽带发射机（例如宽带码分多址 (WCDMA)）的插值滤波器。案例研究的结果表明，除了减少所有情况下的实施之外，所提出的设计自动化流程还显着减少了设计时间。案例研究包括用于 sigma–delta ($\Sigma \Delta $) 模数转换器 (ADC) 的抽取滤波器和用于宽带发射机（例如宽带码分多址 (WCDMA)）的插值滤波器。案例研究的结果表明，除了减少所有情况下的实施之外，所提出的设计自动化流程还显着减少了设计时间。案例研究包括用于 sigma–delta ($\Sigma \Delta $) 模数转换器 (ADC) 的抽取滤波器和用于宽带发射机（例如宽带码分多址 (WCDMA)）的插值滤波器。案例研究的结果表明，除了减少所有情况下的实施之外，所提出的设计自动化流程还显着减少了设计时间。