開(kāi)關(guān)電容濾波器前置、后置濾波器的設(shè)計(jì)
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1．1．2 衰減量的確定
以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，對(duì)于某個(gè)超出fST的頻率成分fin，前置濾波器必須對(duì)它進(jìn)行足夠的衰減，才能保證它不再對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)形成明顯的干擾。嚴(yán)格時(shí)，應(yīng)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(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，它們可以作為確定前置濾波器阻帶衰減量的參考。例如，對(duì)一個(gè)12位的A／D轉(zhuǎn)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://www.ex-cimer.com/article/177875.htm
值得說(shuō)明的是，以上的衰減量相當(dāng)于信噪比為1時(shí)的情況。如果預(yù)先了解輸入信號(hào)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(lái)確定所需的轉(zhuǎn)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(shù)Ca為每10倍頻程80 dB。對(duì)于一個(gè)12位的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(zhuǎn)角頻率fpre的取值范圍為：
fcfpre5．47fc (8)
1．2 后置濾波
1．2．1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
后置濾波的作用是消除開(kāi)關(guān)電容濾波器的采樣臺(tái)階和時(shí)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設(shè)計(jì)參數(shù)也只有一個(gè)，即此低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率fpost。這時(shí)fpost的選擇只要滿足以下條件即可：
fcfpostfclk (9)
其中，fc為開(kāi)關(guān)電容濾波器設(shè)定的轉(zhuǎn)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(duì)有用信號(hào)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(shù)有限，因此在設(shè)計(jì)后置濾波器時(shí)，也要考慮衰減量A和轉(zhuǎn)角頻率fpost2個(gè)參數(shù)。
實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，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(gè)LSB所對(duì)應(yīng)的輸入范圍之內(nèi))。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(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
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(duì)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(zhuǎn)角頻率fpost的取值范圍為：
fcfpost8．9fc (13)
評(píng)論