本文探討時(shí)鐘容差對(duì)Σ-Δ型ADC固有的低通抽取和數(shù)字濾波器性能的影響,尤其是濾波器陷波頻率。低帶寬Σ-Δ應(yīng)用通常利用數(shù)字濾波器提供50Hz、60Hz或同步50Hz/60Hz噪聲抑制。在選擇外部時(shí)鐘晶體或選擇內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),了解時(shí)鐘頻率與數(shù)字濾波器濾波器特性之間的關(guān)系非常重要。
Σ-Δ型ADC使用調(diào)制器將模擬輸入轉(zhuǎn)換為一系列脈沖。調(diào)制器輸出端的1與0之比表示模擬輸入的平均值。調(diào)制器的輸出進(jìn)入數(shù)字濾波器。Σ-Δ型ADC中數(shù)字濾波器的常見實(shí)現(xiàn)方式是具有SINC(Sin(x)/x)脈沖響應(yīng)的低通濾波器。濾波器的輸出進(jìn)入抽取器,以降低輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率。
除了濾除量化噪聲的明顯功能外,SINC濾波器還具有以數(shù)據(jù)輸出速率的整數(shù)倍提供濾波器陷波的額外好處。例如,60Hz 數(shù)據(jù)輸出速率將具有 60Hz、120Hz、180Hz 等的陷波。通過(guò)在已知噪聲源的頻率(即50Hz或60Hz電力線噪聲)下戰(zhàn)略性地調(diào)整濾波器陷波,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的噪聲抑制。當(dāng)使用高分辨率Σ-Δ型ADC在存在50Hz/60Hz噪聲的情況下測(cè)量低帶寬、低電平信號(hào)時(shí),這非常有用。
濾波器陷波的輸出數(shù)據(jù)速率和頻率是調(diào)制器頻率、抽取比和濾波器階數(shù)的函數(shù)。抽取比是調(diào)制器頻率與輸出數(shù)據(jù)速率之比。調(diào)制器頻率是ADC時(shí)鐘頻率的函數(shù)。
SINC 濾波器,通常為 3RD階次和記作 SINC3,在頻域中定義為:
H(f) = [1/N * Sin(N*π*f/fM) / Sin(π*f/fM)]3
其中:N為抽取比
fM是調(diào)制器頻率
濾波器階數(shù)和抽取比通常由Σ-Δ型ADC的設(shè)計(jì)定義,并在ADC數(shù)據(jù)手冊(cè)中顯示。ADC時(shí)鐘頻率通常由內(nèi)部振蕩器提供,也可以由外部晶體等外部源提供。
圖1、圖2和圖3顯示了SINC3濾波器響應(yīng),陷波頻率為60Hz,調(diào)制器頻率為19.2kHz,抽取比為320。使用Maxim在線Σ-Δ50Hz/60Hz抑制計(jì)算器評(píng)估不同器件工作模式下的陷波頻率抑制。
圖1顯示了標(biāo)稱時(shí)鐘頻率下的濾波器響應(yīng)。該濾波器響應(yīng)在濾波器陷波處實(shí)現(xiàn)了近乎無(wú)限的60Hz抑制。圖2顯示了相同的SINC3濾波器響應(yīng),但時(shí)鐘容差為±4%。該濾波器在陷波頻率處顯示-83.7dB抑制。
圖1.標(biāo)稱時(shí)鐘源提供無(wú)限的60Hz抑制。
圖2.±4%時(shí)鐘容差可提供83.7dB的60Hz抑制(最壞情況)。
雖然可以精確控制外部時(shí)鐘,但內(nèi)部振蕩器在出廠時(shí)調(diào)整到指定的精度范圍內(nèi)。圖3顯示了在與圖1和圖2相同的參數(shù)下,時(shí)鐘精度在陷波頻率下的最差情況抑制。
圖3.陷波頻率下的正常模式抑制與時(shí)鐘容差的關(guān)系。
改進(jìn)的工藝使制造商能夠?qū)⑾喈?dāng)精確的時(shí)鐘集成到Σ-Δ型ADC中。高分辨率Σ-Δ型ADC(如MAX1415/MAX1416)具有內(nèi)部振蕩器,從而減少了對(duì)外部晶體或外部時(shí)鐘源的需求,節(jié)省了電路板空間。典型工作模式在采用 ±4% 內(nèi)部時(shí)鐘規(guī)格時(shí)具有最小 83.7dB 60Hz 抑制。這對(duì)于許多應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。
審核編輯:郭婷
-
濾波器
+關(guān)注
關(guān)注
162文章
8078瀏覽量
181099 -
振蕩器
+關(guān)注
關(guān)注
28文章
3968瀏覽量
140439 -
adc
+關(guān)注
關(guān)注
99文章
6641瀏覽量
548313
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
理解高性能Σ-Δ ADC中時(shí)鐘公差對(duì)50Hz/60Hz噪聲抑制的影響
50Hz/60Hz抑制ADC的LTC2413應(yīng)用
50/60Hz的串行RTC
電機(jī)50Hz和60Hz的電流為什么是60Hz電流小?
理解高性能Σ-Δ ADC中時(shí)鐘公差對(duì)50Hz/60Hz噪聲抑

理解高性能ADC中時(shí)鐘公差對(duì)50Hz/60Hz噪聲抑制的影響

理解高性能ADC中時(shí)鐘公差對(duì)50Hz/60Hz噪聲抑制的影響

ADC上的50Hz_60Hz干擾抑制

DC346A LTC2413CGN | 同步50和60Hz抑制差分輸入24位ADC(帶軟盤,需要Win95/98)

理解高性能Σ-ΔADC中時(shí)鐘公差對(duì)50Hz/60Hz噪聲抑制的影響

Δ-Σ型ADC取代面板儀表的積分ADC
50Hz轉(zhuǎn)60Hz電源轉(zhuǎn)換器 220V50HZ轉(zhuǎn)120V60HZ變換器

60HZ轉(zhuǎn)50HZ變頻電源240V60HZ轉(zhuǎn)220V50HZ

評(píng)論