精密adc用濾波器設(shè)計實戰(zhàn)-wenkub
2023-07-19 15:05:52 本頁面
【正文】 小，則建立 時間越長，這使得 AD7980 的內(nèi)部采樣保持電容無法在指定的 采集時間內(nèi)完成充電，因而無法執(zhí)行下一次有效轉(zhuǎn)換。 但是，某些設(shè)計人員可能會意識到， MHz 進大于 100 kHz 的輸入信號頻率，因此，該濾波器無法有效降低帶外噪聲。 根據(jù)架構(gòu)丌同， ADC 會有丌同的輸入電阻，這會影響輸入濾 波器設(shè)計。因此，后置數(shù)字濾波器可以利用針對更高 信噪比和更高分辨率的濾波技術(shù)來降低轉(zhuǎn)換過程中注入的噪 聲，例如：信號帶寬之外的輸入噪聲、電源噪聲、基準源噪聲、 數(shù)字接口饋通噪聲、 ADC 芯片熱噪聲或量化噪聲。因此，它 能保護 ADC 輸入電路。另外，所有非理想濾波器都會引入相位延 遲或群延遲。某些常用實際濾波器的響應(yīng)如圖 2 中的彩色線條所示。精密 SAR 型和 ΣΔ 型 ADC 一般在第一奈奎斯特區(qū)進行采樣，因此，本 文將著重討論低通濾波器。目前， SAR 型 ADC 的分辨率可 達 18 位甚至更高，采樣速率為數(shù) MSPS； ΣΔ 型 ADC 的分辨 率則達到 24 位甚至 32 位，采樣速率為數(shù)百kSPS。為了充分 利用高性能 ADC 而不限制其能力，用戶在降低信號鏈噪聲方 面（例如實現(xiàn)濾波器）面臨的困難越來越多。本文的意圖不是討論低通濾波器的 具體設(shè)計技術(shù)，而是討論其在 ADC 電路中的應(yīng)用。如果通帶增益不平坦或有紋波，這種響應(yīng) 可能會影響基頻信號。 圖 模擬濾波器不數(shù)字濾波器 模擬低通濾波器可以在 ADC 轉(zhuǎn)換之前消除信號路徑中的高頻 噪聲和干擾，幫助避免混疊噪聲污染信號。疊加于接近滿量程信號上的噪聲尖峰 可能會讓 ADC 的模擬調(diào)制器飽和，必須利用模擬濾波器將其 衰減。 表 1 簡要列出了模擬濾波器與數(shù)字濾波器的優(yōu)點和缺點。以下考慮關(guān)系到 ADC 模擬輸入濾波器的設(shè)計。為 實現(xiàn)更高勱態(tài)范圍，可以換用 590 Ω 電阻，以獲得 100 kHz 的 –3 dB 帶寬。這導致 ADC 轉(zhuǎn)換精 度降低?？梢詫⒕哂休^大電阻或電容的超 窄低通濾波器放在一般具有較大輸入阻抗的輸入放大器之前。這種情冴下，當多路復用器切換通道時，輸入 階躍大小將是 ADC 的滿量程。為 提高吞吐速率，可以在多路復用器之前為每個通道添加一個濾 波器，但這樣做會提高成本。然而，這些濾波器的 設(shè)計很復雜，因為它們對增益匹配非常敏感，以至于無法實現(xiàn) 數(shù)階的衰減幅度。保護通道可以使用一個一階 RC 濾 波器，而測量通道使用二階 RC 濾波器，以便提供更好的帶內(nèi) 平坦度和更急劇的滾落過渡。濾波器的相位變化一般用群延連來衡量。 對于低諧波失真和低噪聲應(yīng)用，用戶必須為信號鏈設(shè)計選擇合 乎要求的元件。 電阻的非線性有兩個來源：電壓系數(shù)和功率系數(shù)。 除放大器噪聲外，電阻和電容也會有電子噪聲，后者是由處于 均衡態(tài)的電導體內(nèi)部的電荷載子的熱擾勱產(chǎn)生的。 RC 電路的 熱噪聲有一個簡單的表達式，電阻 R 是滿足濾波要求所需要 的，同時 R 越高，相應(yīng)的熱
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