開(kāi)關(guān)電容濾波器前置、后置濾波器的設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1．1．2 衰減量的確定
以數據采集系統為例，對于某個(gè)超出fST的頻率成分fin，前置濾波器必須對它進(jìn)行足夠的衰減，才能保證它不再對數據采集系統形成明顯的干擾。嚴格時(shí)，應將它衰減到開(kāi)關(guān)電容濾波器的殘余噪聲水平。一般也應將之降至與A／D轉換器的量化噪聲相當的水平。
理想情況下，A／D轉換器的量化噪聲信噪比為
SNR=6．02n+1．76(dB) (4)
其中，n為數據采集系統的分辨率。
表1給出了典型A／D轉換器的分辨率與量化噪聲的信噪比，它們可以作為確定前置濾波器阻帶衰減量的參考。例如，對一個(gè)12位的A／D轉換器，就必須使前置濾波器的衰減量A>74 dB。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/177875.htm
值得說(shuō)明的是，以上的衰減量相當于信噪比為1時(shí)的情況。如果預先了解輸入信號的信噪比，可以相應地減小衰減量。
1．1．3 轉角頻率的確定
確定前置濾波器的衰減量之后，可根據所選前置濾波器的衰減系數來(lái)確定所需的轉角頻率fpre，即保證：
以四階巴特沃思低通濾波器為例，其衰減系數Ca為每10倍頻程80 dB。對于一個(gè)12位的數據采集系統和fclk=50fc的開(kāi)關(guān)電容濾波器，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角頻率fpre的取值范圍為：
fcfpre5．47fc (8)
1．2 后置濾波
1．2．1 設計指標
后置濾波的作用是消除開(kāi)關(guān)電容濾波器的采樣臺階和時(shí)鐘干擾，重建模擬波形，因此仍用連續型模擬濾波器。
理想狀態(tài)下，后前置低通濾波器的設計參數也只有一個(gè)，即此低通濾波器的轉角頻率fpost。這時(shí)fpost的選擇只要滿(mǎn)足以下條件即可：
fcfpostfclk (9)
其中，fc為開(kāi)關(guān)電容濾波器設定的轉角頻率，fclk為開(kāi)關(guān)電容濾波器的時(shí)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(shí)鐘頻率的成分通過(guò)。
由于實(shí)際濾波器的衰減系數有限，因此在設計后置濾波器時(shí)，也要考慮衰減量A和轉角頻率fpost2個(gè)參數。
實(shí)際設計時(shí)，先定衰減量A，再定轉角頻率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據采集系統可以接受的水平(1個(gè)LSB所對應的輸入范圍之內)。另一方面，考慮到開(kāi)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 轉角頻率的確定
定下后置濾波器的衰減量后，再根據所選后置濾波器的衰減系數確定所需的轉角頻率fpost，使
以二階巴特沃思低通濾波器為例，其衰減系數CA為每10倍頻程40 dB。對于一個(gè)fclk=50fc的開(kāi)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角頻率fpost的取值范圍為：
fcfpost8．9fc (13)
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