利用开关电容滤波器实现抗混叠滤波
带外杂散信号所引起的混叠现象是
A/D
转换器应用中所面临的关键问题,如果没有适当的滤波处理,这些
信号会严重影响数据转换系统的性能指标。本文主要讨论抗混叠滤波的原理及其对系统性能的影响。本文
针对这一应用,提供了一个开关电容滤波器设计范例,该方案具有极高的性价比。本文几乎涵盖了所有与
高性能系统设计有关的重要参数和实际问题。
产生混叠的来源:这一点在奈奎斯特定理中给出了说明。奈奎斯特定理指出:时间连续信号转换成离散信
号时,需要在一个周期内的采样次数多于 2 次。如果采样次数不够,将无法恢复丢失的信息。从图 1 可以
更清晰地看到这一点,如果信号每周期采样一次,得到的只是一个直流信号(幅度为任意值),如 图 1a 所示。
如果每周期采样两次,得到一个方波信号(图 1b)。值得注意的是:对输入信号进行每周期 2 次的采样是一
种非常特殊的情况,任何时候都要避免这种情况。图 1c 所示是以 200kHz 采样率对 190kHz 信号进行采样
的情况。所得信号是一个完好的正弦波,但频率是错误的。频率的改变正是由于混叠现象导致的。
图
1a
。
对正弦信号进行每周期一次的采样时,得到一个幅度为任意值的直流信号。
图
1b.
对同一正弦波每周期采样两次,得到一个方波,幅度信息丢失。