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了解如何使用開關電容濾波器來節省空間并提高濾波器性能

2512907 2022-11-25 | pdf | 268.72KB | 次下載 | 免費

資料介紹

來自物聯網 (IoT) 和創客項目傳感器的模擬信號在模數轉換器 (ADC) 數字化之前需要進行一定程度的信號處理。然而，這個模擬信號處理級可能體積龐大、成本高昂、不準確且隨溫度變化不穩定。使用用于抗混疊的開關電容濾波器，設計人員可以大大緩解這些問題，同時簡化設計過程。來自物聯網 (IoT) 和創客項目傳感器的模擬信號在模數轉換器 (ADC) 數字化之前需要進行一定程度的信號處理。然而，這個模擬信號處理級可能體積龐大、成本高昂、不準確且隨溫度變化不穩定。使用用于抗混疊的開關電容濾波器，設計人員可以大大緩解這些問題，同時簡化設計過程。需要抗混疊低通濾波器來確保傳感器信號在 ADC 之前被適當地限制帶寬。典型的無源低通濾波器需要笨重的電感器和大電容器。就其本身而言，有源電阻電容 (RC) 濾波器需要大值 RC 時間常數。在這兩種情況下，濾波器都對 RC 組件容差和溫度穩定性變得敏感。需要抗混疊低通濾波器來確保傳感器信號在 ADC 之前被適當地限制帶寬。典型的無源低通濾波器需要笨重的電感器和大電容器。就其本身而言，有源電阻電容 (RC) 濾波器需要大值 RC 時間常數。在這兩種情況下，濾波器都對 RC 組件容差和溫度穩定性變得敏感。此外，大電阻值難以在集成電路內以合理的精度實現。這導致 IC 設計帶有外部電阻器和電容器，從而增加了元件數量、成本、復雜性和濾波器的體積。此外，大電阻值難以在集成電路內以合理的精度實現。這導致 IC 設計帶有外部電阻器和電容器，從而增加了元件數量、成本、復雜性和濾波器的體積。為解決這些問題，設計人員應考慮開關電容器架構，以提高濾波器的精度和體積效率。這些設計通過提供等效于電阻的精確定時開關元件來控制電容器之間的電荷轉移。電容器和相關開關很容易以單片形式實現。為解決這些問題，設計人員應考慮開關電容器架構，以提高濾波器的精度和體積效率。這些設計通過提供等效于電阻的精確定時開關元件來控制電容器之間的電荷轉移。電容器和相關開關很容易以單片形式實現。本文將詳細介紹開關電容濾波器 (SCF) 的工作原理，作為無源和有源濾波器的替代方案。將介紹示例解決方案以展示它們是如何實施的。本文將詳細介紹開關電容濾波器 (SCF) 的工作原理，作為無源和有源濾波器的替代方案。將介紹示例解決方案以展示它們是如何實施的。什么是別名？什么是別名？包括 ADC 和 DAC 在內的采樣數據系統必須符合奈奎斯特標準，該標準規定設備必須以大于輸入端最高頻率兩倍的頻率進行采樣。如果以太低的頻率采樣違反了奈奎斯特標準，則不需要的雜散信號將出現在濾波器的頻率通帶中（圖 1）。包括 ADC 和 DAC 在內的采樣數據系統必須符合奈奎斯特標準，該標準規定設備必須以大于輸入端最高頻率兩倍的頻率進行采樣。如果以太低的頻率采樣違反了奈奎斯特標準，則不需要的雜散信號將出現在濾波器的頻率通帶中（圖 1）。圖 1：采樣率低于輸入信號帶寬兩倍時的混疊結果。來自下邊帶圖像的關于采樣頻率的信號分量被外差到基帶信號中，導致無法消除的失真。（圖片來源：Digi-Key Electronics）圖 1：采樣率低于輸入信號帶寬兩倍時的混疊結果。來自下邊帶圖像的關于采樣頻率的信號分量被外差到基帶信號中，導致無法消除的失真。（圖片來源：Digi-Key Electronics）上圖顯示了以大于信號帶寬兩倍的頻率采樣的時域信號（左）。右側的頻域視圖顯示從 DC 到 f 上圖顯示了以大于信號帶寬兩倍的頻率采樣的時域信號（左）。