如何使用開關(guān)電容濾波器抗混疊

在使用 A/D 轉(zhuǎn)換器的許多應(yīng)用中，由于不想要的、虛假的帶外信號造成混疊是一個問題。這些信號如果沒有正確過濾，會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能。本應(yīng)用筆記討論了抗鋸齒的原理及其對系統(tǒng)性能的影響。它還通過一個優(yōu)雅且具有成本效益的完整系統(tǒng)示例，提供有關(guān)使用集成開關(guān)電容器設(shè)備實現(xiàn)這一重要功能的建議。

什么導(dǎo)致混疊？奈奎斯特準(zhǔn)則解釋了這種效應(yīng)。該標(biāo)準(zhǔn)表示，如果將時間連續(xù)信號轉(zhuǎn)換為時間離散信號，則每個周期需要采樣兩次以上。如果對信號的采樣頻率不夠高，信息將不可避免地丟失。如果每個周期對信號采樣一次，則會生成直流信號（具有任意幅度）（圖 1）；如果每個周期恰好采樣兩次，則會生成方波（圖 2）。重要的是要注意以輸入信號周期的兩倍進(jìn)行采樣是一種非常特殊的情況，應(yīng)始終避免。圖 3 顯示了以 200 kHz 采樣的 190 kHz 信號。結(jié)果是一個完美的正弦波，但頻率完全錯誤。這種頻率變化是由混疊引起的。

圖 4 顯示了頻域中的這種現(xiàn)象，我們可以看到高于 f > fs/2 的信號在 fs/2 處被鏡像。避免這種情況的唯一可能性是確保信號中不存在更高頻率的信號。這意味著我們必須知道感興趣的信號中的最高頻率。采樣頻率需要大于這個頻率的兩倍。一些人最初的想法可能是在數(shù)字域中這樣做，但這是行不通的，因為一旦對信號進(jìn)行采樣并且頻率混疊到感興趣的頻帶中，就不可能從信號中去除不需要的頻率。在對信號進(jìn)行采樣之前，必須在模擬域中進(jìn)行抗混疊。

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