數(shù)字濾波抗干擾技術(shù)在A/D轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用

DRDY ：邏輯輸出。這個輸出端上的邏輯低電平表示可從AD7705的數(shù)字寄存器獲取新的輸出字。

DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端。

DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端。

SCLK：串行時鐘，施密特邏輯輸入。

從AD轉(zhuǎn)換器件發(fā)展趨勢來看，目前的16位A/ D轉(zhuǎn)換器除具有較高的轉(zhuǎn)換精度外，還具有高度的集成化、可編程等特點(diǎn) [2，3]。AD7705符合這些特點(diǎn)，其簡化的應(yīng)用電路如圖2。

圖2給出了一個完整的前向測試通道，圖中 AD7705可直接接收傳感器輸入信號，而不用外接信號調(diào)理電路，模擬量輸出增益可實(shí)現(xiàn)軟件可編程調(diào)節(jié)。輸出的AD值通過SPI三線口模式發(fā)送給MCU。圖中，MCU采用的是P87LPC764，它是 PHILIPS公司新推出的增強(qiáng)型8位單片機(jī)，內(nèi)核與MCS51系列兼容，內(nèi)置電源檢測、看門狗WDT、 IIC總線等資源。 AD7705的數(shù)據(jù)接口采用了SPI接口標(biāo)準(zhǔn)。SPI 接口利用4根線可完成主從之間的數(shù)據(jù)通信。接口非常方便。這4根口線分別為時鐘線(SCLK)、數(shù)據(jù)輸入線(SDI)、數(shù)據(jù)輸出線(SDO)和片選線(CS)。DIN線用來向片內(nèi)寄存器傳輸數(shù)據(jù)，而DOUT線用來訪問寄存器里的數(shù)據(jù)。SCLK是串行時鐘輸入，所有的數(shù)據(jù)傳輸都和SCLK信號有關(guān)。DRDY線作為狀態(tài)信號，以提示數(shù)據(jù)什么時候已準(zhǔn)備好從寄存器讀數(shù)據(jù)。輸出寄存器中有新的數(shù)據(jù)時，DRDY變?yōu)榈碗娖?，在?shù)據(jù)寄存器更新前，若DRDY變?yōu)楦唠娖?，則提示這個時候不讀數(shù)據(jù)，以免在寄存器更新的過程中讀數(shù)據(jù)。CS作為片選信號，在本電路中由于只用一片AD7705故CS端接地。

3.2 低通濾波及陷波處理

AD7705包含一個片內(nèi)低通濾波器，用它處理器件的∑-Δ調(diào)制器的輸出信號。所以，該器件不僅提供模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，而且還具備一定的濾波能力。AD7705內(nèi)嵌了數(shù)字低通濾波器，數(shù)字濾波發(fā)生在模-數(shù)轉(zhuǎn)換之后，它能消除模-數(shù)轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的噪音。此外，數(shù)字濾波器容易實(shí)現(xiàn)可編程性。依靠數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，用戶可以編程截?cái)囝l率和輸出更新頻率。

AD7705的數(shù)字濾波器是一個低通(sin x/x)3 濾波器(也稱為sinc3)，其在Z 域的轉(zhuǎn)換功能可描述為，

在3次域可描述為，

圖3是截止頻率為15.72Hz的濾波器頻率響應(yīng)，這一頻率與濾波器的第一個陷波頻率(50Hz)對應(yīng)，這曲線顯示從直流到300Hz。在數(shù)字濾波器采樣頻率的兩邊這個頻率曲線各重復(fù)一次。這種濾波器響應(yīng)與一個平均濾波器的相似。因此，圖中的輸出速率為50Hz，濾波器的第一個陷波頻率為50Hz。這種(sin x/x)3 濾波器的陷波位置多次在第一個陷波的倍數(shù)處重復(fù)。在這些陷波處濾波器提供大于100dB 的衰減。

AD7705內(nèi)部帶有數(shù)字濾波器，具有抑制干擾功能。對于50Hz的工頻干擾在第一陷波位置已衰減180dB，這樣有效抑制工頻干擾。另外，我們在每次采集AD值時，每采集10個AD值作為一組數(shù)據(jù)，去除其中的最大值，最小值而取剩余的8個A/D轉(zhuǎn)換值的平均值，這樣可有效去除數(shù)據(jù)隨機(jī)誤差。