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開關(guān)電容濾波器前置、后置濾波器的設(shè)計

作者: 時間:2012-02-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.1.2 衰減量的確定
以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例,對于某個超出fST的頻率成分fin,必須對它進(jìn)行足夠的衰減,才能保證它不再對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)形成明顯的干擾。嚴(yán)格時,應(yīng)將它衰減到的殘余噪聲水平。一般也應(yīng)將之降至與A/D轉(zhuǎn)換器的量化噪聲相當(dāng)?shù)乃健?br /> 理想情況下,A/D轉(zhuǎn)換器的量化噪聲信噪比為
SNR=6.02n+1.76(dB) (4)
其中,n為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分辨率。
表1給出了典型A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率與量化噪聲的信噪比,它們可以作為確定阻帶衰減量的參考。例如,對一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器,就必須使濾波器的衰減量A>74 dB。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/177875.htm

i.JPG


值得說明的是,以上的衰減量相當(dāng)于信噪比為1時的情況。如果預(yù)先了解輸入信號的信噪比,可以相應(yīng)地減小衰減量。
1.1.3 轉(zhuǎn)角頻率的確定
確定前置濾波器的衰減量之后,可根據(jù)所選前置濾波器的衰減系數(shù)來確定所需的轉(zhuǎn)角頻率fpre,即保證:
j.JPG
以四階巴特沃思低通濾波器為例,其衰減系數(shù)Ca為每10倍頻程80 dB。對于一個12位的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和fclk=50fc的濾波器,取總衰減量A為74 dB,D為4,則由式(6)可算出前置濾波器轉(zhuǎn)角頻率fpre的取值范圍為:
fcfpre5.47fc (8)
1.2 濾波
1.2.1 指標(biāo)
濾波的作用是消除濾波器的采樣臺階和時鐘干擾,重建模擬波形,因此仍用連續(xù)型模擬濾波器。
理想狀態(tài)下,后前置低通濾波器的參數(shù)也只有一個,即此低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率fpost。這時fpost的選擇只要滿足以下條件即可:
fcfpostfclk (9)
其中,fc為開關(guān)電容濾波器設(shè)定的轉(zhuǎn)角頻率,fclk為開關(guān)電容濾波器的時鐘頻率。物理意義上,式(9)的前一部分保證不對有用信號造成損失,后一部分則阻止任何高于時鐘頻率的成分通過。
由于實(shí)際濾波器的衰減系數(shù)有限,因此在濾波器時,也要考慮衰減量A和轉(zhuǎn)角頻率fpost2個參數(shù)。
實(shí)際設(shè)計時,先定衰減量A,再定轉(zhuǎn)角頻率fpost。
1.2.2 衰減量的確定
要求后置濾波器具有足夠的衰減能力,能將任何≥fclk的頻率成分衰減到后面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以接受的水平(1個LSB所對應(yīng)的輸入范圍之內(nèi))。另一方面,考慮到開關(guān)電容濾波器輸出的高頻噪聲實(shí)際水平,可以將衰減量取為30dB左右。
1.2.3 轉(zhuǎn)角頻率的確定
定下后置濾波器的衰減量后,再根據(jù)所選后置濾波器的衰減系數(shù)確定所需的轉(zhuǎn)角頻率fpost,使
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以二階巴特沃思低通濾波器為例,其衰減系數(shù)CA為每10倍頻程40 dB。對于一個fclk=50fc的開關(guān)電容濾波器,取總衰減量A為30 dB,則由式(12)可算出后置濾波器轉(zhuǎn)角頻率fpost的取值范圍為:
fcfpost8.9fc (13)



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