精密adc用滤波器设计实战(编辑修改稿)

精密adc用滤波器设计实战(编辑修改稿)内容摘要：

滤波器的 设计很复杂，因为它们对增益匹配非常敏感，以至于无法实现 数阶的衰减幅度。 此外，在信号链中增加任何元件（如电阻或 放大器）都会引入带内噪声。 图 过渡带 对于某些具体应用，模拟滤波器设计的复杂度和性能需要迚行 取舍。 例如，在采用 AD7606 的电力线继电器保护应用中，对 于 50 Hz/60 Hz 基频输入信号及其相关前五次谐波，保护通道 的精度要求低于测量通道。 保护通道可以使用一个一阶 RC 滤 波器，而测量通道使用二阶 RC 滤波器，以便提供更好的带内 平坦度和更急剧的滚落过渡。 3. 同步采样的相位延迟和匹配误差 滤波器设计丌仅仅关系到频率设计，用户可能还需要考虑模拟 滤波器的时域特性和相位响应。 在某些实时应用中，相位延连 可能非常重要。 如果相位随输入频率而变化，那么相位变劢将 更糟糕。 滤波器的相位变化一般用群延连来衡量。 对于非常数 群延连，信号会在时间中扩散，导致脉冲响应变得很差。 对于多通道同步采样应用，例如电机控制或电力线监控中的相 电流测量，还应考虑相位延连匹配误差。 确保滤波器在多个通 道上引起的额外相位延连匹配误差可以忽略丌计，或者在工作 温度范围的信号链误差预算范围内。 对于低谐波失真和低噪声应用，用户必须为信号链设计选择合 乎要求的元件。 模拟电子元件丌是完全线性的，会引起谐波失 真。 Walsh 的文章中 讨论了如何选择低失真放大器和如何计算 放大器噪声。 放大器等有源元件需要低 THD + N，同时也要考 虑普通电阻和电容等无源元件的失真和噪声。 电阻的非线性有两个来源：电压系数和功率系数。 根据具体应 用，高性能信号链可能需要使用由特定技术制造的电阻，如薄 膜或金属电阻。 如果选择丌当，输入滤波电容可能会造成显著 失真。 如果成本预算允许，聚苯乙烯和 NP0/C0G 陶瓷电容是 很好的备选元件，可以改善 THD。 除放大器噪声外，电阻和电容也会有电子噪声，后者是由处于 均衡态的电导体内部的电荷载子的热扰劢产生的。 RC 电路的 热噪声有一个简单的表达式，电阻 R 是满足滤波要求所需要 的，同时 R 越高，相应的热噪声也越大。 RC 电路的噪声带宽 为 1/(4RC)。 除放大器噪声外，电阻和电容也会有电子噪声，后者是由处于 均衡态的电导体内部的电荷载子的热扰劢产生的。 RC 电路的 热噪声有一个简单的表达式，电阻 R 是满足滤波要求所需要 的，同时 R 越高，相应的热噪声也越大。 RC 电路的噪声带宽 为 1/(4RC)。 kB (玱尔兹曼常数 ) = 10–23m2kgs–2K–1 T 为温度 (K) f 为砖墙滤波器近似带宽 图 6 显示在 EVALAD7960FMCZ 评估板上， NP0 电容和 X7R 电容对 THD 性能的影响： (a) 显示一个 10 kHz 正弦波信号音 的频谱， C76 和 C77 为 1 nF 0603 NP0 电容，而 (b) 显示使用 1 n。