【E课堂】Σ-Δ型ADC拓扑结构基本原理:第二部分
除了滤除量化噪声以外,数字滤波器还能通过调整输入带宽来降低噪声。这是通过提高抽取率实现的。对于sinc5 + sinc1滤波器,提高过采样比意味着初始五阶sinc滤波器要进行均值计算。利用初始结果的均值,用户可以选择不同的输出数据速率、速度和带宽来改善噪声性能(如图5所示),即先由sinc5再由sinc5 + sinc1求均值来改善噪声性能。对sinc5结果求均值会引入频率为输出数据速率及其倍数的一阶陷波,这些陷波会与sinc5总包络复合。sinc型滤波器中的陷波频率传统上是用来抑制已知频率的干扰信号,即通过把数据速率策略性地设置为与干扰频率重合。一个经典例子是50 Hz和60 Hz的电线频率工频抑制。
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图3.AD7175调制器输出频谱DC至FMOD/2,采用sinc5 + sinc1和32倍抽取(产生sinc5直流响应)。
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图4.AD7175-2 sinc5 + sinc1滤波器:通过更改ADC抽取率来调整输入带宽。
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图5.AD7175-2 sinc5 + sinc1滤波器 – 噪声与ODR的关系。
sinc型滤波器是具有sin(x)/x剖面的移动平均滤波器,因此一般称其为sinc滤波器。该滤波器由一系列积分器、一个用作抽取率的开关和一系列微分器组成。它是一种有限脉冲响应(FIR)型滤波器。对于输入的阶跃变化,它表现出已知且有限的线性相位响应。深陷波发生在输出数据速率及其整数倍处,陷波内的信号会被衰减。
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图6.不同阶数sinc滤波器的频域比较:sinc5与sinc3.
图6比较了AD7175的三阶和五阶sinc滤波器,二者均以32倍抽取率运行。这种情况下,两个滤波器均以250 kHz的输出速率提供转换数据。滤波器的阶数决定滚降速率和−3 dB频率。sincP滤波器位于–P × 20 dB/十倍频程的频率响应包络之下。滚降越陡,−3 dB频率越低。不同阶数滤波器之间的主要区别在于滤波器建立时间,根据情况不同,其对终端测量应用的影响也不同。
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