Σ-Δ模数转换器如何在不同带宽下获高分辨率?
您有没有想过Σ-Δ模数转换器(ADC)如何才能在不同带宽下获得如此高的分辨率?秘诀就在于数字滤波器。Σ-ΔADC之所以与其他类型的数据转换器不同，是因为它们通常集成有数字滤波器。本系列博文分为三部分，我将在第一部分中讨论数字滤波器的用途，以及常用于Σ-ΔADC的一些数字滤波器。
要想理解数字滤波器在Σ-Δ模数转换中如此重要的原因，关键的一点是需要对Σ-Δ调制器有一个基本了解。JosephWu写了一篇非常有用的PrecisionHub模拟精密技术杂谈博文，文中解释了模拟输入信号转变成数字比特流的过程。
当客户在Σ-Δ调制器中绘制量化噪声的频谱时，将看到频率越高时量化噪声越密集。这是Σ-ΔADC为众人所知的臭名昭着的噪声整形。为了降低量化噪声，客户将调制器输出馈至低通滤波器。
图1所示为在被称为sinc滤波器的Σ-Δ模数转换器中发现的，通过常见的低通数字滤波器响应绘制的量化噪声图(它的名字源于其sin(x)/x频率响应)。
Sinc滤波器，虽然极为常见，但并非Σ-ΔADC附带的唯一一种数字低通滤波器。例如，有些ADC(如ADS1220)会增加一个额外的50Hz/60Hz陷波滤波器，用于具有大量电力线干扰的应用。从另一方面讲，ADS127L01具有用于更高频率应用的宽带宽平通带数字滤波器。
正如我的同事RyanAndrews在其关于抗混叠滤波器的博文中解释道，Σ-ΔADC中的数字滤波器具有另外一项抽取功能。这些滤波器以低很多的速率(fDR)通过被称为过采样率(OSR)的因子抽取调制器采样频率和输出数据。综合OSR和滤波器类型来确定数字滤波器的输出带宽。大过采样率会产生小型滤波器带宽，从而转化为极好的隔音性能，简化了抗混叠前端，并降低了主机控制器的接口速度。
大多数数字滤波器具有有限脉冲响应(FIR)。这些滤波器本质上是稳定的，易于通过线性相位响应进行设计。让我们来对比Σ-ΔADC中的两种FIR滤波器。第一种是ADS127L01中的宽带滤波器。第二种是一个典型的三阶正弦响应滤波器，或sinc3。图2和图3并排绘制这些响应。
很快，客户可以清楚地看到在交流(AC)测量应用中使用宽带滤波器的优点。数据率(fDR/2)的奈奎斯特带宽之前其近0dB的增益确保了在通带频率上不会出现信号功率损耗。急剧升降的过渡带限制了混叠。另一方面，sinc3滤波器通过0.262xfDR及fDR/2之后的缓慢过渡，将信号衰减至-3dB，这样会将更多的带外噪声调入相关的带宽。表面上看，宽带FIR滤波器将是任何应用的理想选择;然而，要想获得这一出色的频域性能需要付出代价。
宽带滤波器和sinc滤波器之间的权衡在于时域�？泶瞬ㄆ魇且桓龇浅８呓椎穆瞬ㄆ鳎馑得魉谑盏揭桓鼋自臼淙牒�，需要花费很长时间才能得出一个最终值。在ADS127L01的宽带滤波器中，客户将不得不等待84次转换才能收到一个固定输出。输入处出现一次阶跃后，sinc3滤波器会通过三次转换固定下来，让客户通过多个传感器进行循环。所有FIR滤波器都需要在频率响应和延迟之间进行权衡。
要想理解数字滤波器在Σ-Δ模数转换中如此重要的原因，关键的一点是需要对Σ-Δ调制器有一个基本了解。JosephWu写了一篇非常有用的PrecisionHub模拟精密技术杂谈博文，文中解释了模拟输入信号转变成数字比特流的过程。
当客户在Σ-Δ调制器中绘制量化噪声的频谱时，将看到频率越高时量化噪声越密集。这是Σ-ΔADC为众人所知的臭名昭着的噪声整形。为了降低量化噪声，客户将调制器输出馈至低通滤波器。
图1所示为在被称为sinc滤波器的Σ-Δ模数转换器中发现的，通过常见的低通数字滤波器响应绘制的量化噪声图(它的名字源于其sin(x)/x频率响应)。
Sinc滤波器，虽然极为常见，但并非Σ-ΔADC附带的唯一一种数字低通滤波器。例如，有些ADC(如ADS1220)会增加一个额外的50Hz/60Hz陷波滤波器，用于具有大量电力线干扰的应用。从另一方面讲，ADS127L01具有用于更高频率应用的宽带宽平通带数字滤波器。
正如我的同事RyanAndrews在其关于抗混叠滤波器的博文中解释道，Σ-ΔADC中的数字滤波器具有另外一项抽取功能。这些滤波器以低很多的速率(fDR)通过被称为过采样率(OSR)的因子抽取调制器采样频率和输出数据。综合OSR和滤波器类型来确定数字滤波器的输出带宽。大过采样率会产生小型滤波器带宽，从而转化为极好的隔音性能，简化了抗混叠前端，并降低了主机控制器的接口速度。
大多数数字滤波器具有有限脉冲响应(FIR)。这些滤波器本质上是稳定的，易于通过线性相位响应进行设计。让我们来对比Σ-ΔADC中的两种FIR滤波器。第一种是ADS127L01中的宽带滤波器。第二种是一个典型的三阶正弦响应滤波器，或sinc3。图2和图3并排绘制这些响应。
很快，客户可以清楚地看到在交流(AC)测量应用中使用宽带滤波器的优点。数据率(fDR/2)的奈奎斯特带宽之前其近0dB的增益确保了在通带频率上不会出现信号功率损耗。急剧升降的过渡带限制了混叠。另一方面，sinc3滤波器通过0.262xfDR及fDR/2之后的缓慢过渡，将信号衰减至-3dB，这样会将更多的带外噪声调入相关的带宽。表面上看，宽带FIR滤波器将是任何应用的理想选择;然而，要想获得这一出色的频域性能需要付出代价。
宽带滤波器和sinc滤波器之间的权衡在于时域�？泶瞬ㄆ魇且桓龇浅８呓椎穆瞬ㄆ鳎馑得魉谑盏揭桓鼋自臼淙牒�，需要花费很长时间才能得出一个最终值。在ADS127L01的宽带滤波器中，客户将不得不等待84次转换才能收到一个固定输出。输入处出现一次阶跃后，sinc3滤波器会通过三次转换固定下来，让客户通过多个传感器进行循环。所有FIR滤波器都需要在频率响应和延迟之间进行权衡。
- 作者：大学生新闻网 来源：大学生新闻网
- 发布时间：2018-12-01 浏览：
- 节能荧光灯照明标准值
- 居住建筑照明标准值 房间或场所 参考平面及其高度 照度标准值(Lx) Ra 起居室 一
- 01-02 关注：130
- 电源线你是否都了解他们的使用方法？
- 面对如此众多的花样繁多的带插头的电源线你是否都了解他们的使用方法，是不是只是随便找个插座就插上了呢？其实这就是电器隐患啊。在众
- 01-02 关注：141
- 施工用电安全距离与外电防护
- 一、用电管理：
⒈临时用电必须按“《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-88”编制用电施工组织设计制定安全用电技术措 - 01-02 关注：135
- 施工现场必须采用“三相五线制”供电
- 施工现场必须采用“三相五线制”供电，井必须符合下列要求：
l.由中性点直接接地的专用变压器供电的施工现场，必须采用T - 01-02 关注：241
- 电表箱装饰画的特点
- 电表箱装饰画，也叫做配电箱装饰画、电闸盒装饰画、电源开关装饰画等多个名字，这些都是根据其使用功能来命名的，电表箱装饰画的主要作
- 01-02 关注：135
- 电器装置的四个装设原则
- 施工现场离不开用电，工程设备、施工机具、现场照明、电气安装等，都需要电能的支持。随着建设工程项目的科技含量和智能化的加强，施工
- 01-02 关注：290
- 家用电器的漏电保护须知
- 在当前的生活当中，家用电器的选择是越来越多，像电热水器，电磁炉，微波炉等等，无论是哪一种家用电器，在漏电保护上要做到全面保障，
- 01-02 关注：123
- 电气工作人员必须熟悉施工用电
- 1. 电气工作人员必须熟悉施工用电安全技术规程，必须具备必要的技术理论知识和实际操作技能，并经考试合格，方可持证上岗工作。
- 01-02 关注：138
-
客服QQ：471708534 大学生新闻网©版权所有