數位濾波器在 Delta Sigma ADC 的作用

數位解調濾波器可以和調製器一起整合在 Delta Sigma ADC 裡面。也可以把 Delta Sigma 調製器部分做成一個獨立的調製晶片,然後把數位解調濾波器整合在MCU裡,比如 TI C2000

解調的過程其實是根據一定比率對訊號進行抽取,抽取率DR = Fs / Fd

  • Fs 為調製頻率
  • Fd 為解調後的頻率

想瞭解 Delta Sigma (Σ-Δ) ADC 調製的原理? 可以參考下面文章
Delta Sigma (Σ-Δ) ADC 調製的原理

有關 ADC 如何過取樣提高訊噪比? 可以參考下面文章
ADC 如何過取樣提高訊噪比 (SNR)

數位濾波器

下圖是經過 Delta Sigma 調製器之後的幅頻特性,如果我們設計一個如下圖紅線所示的數位濾波器(比如一個低通濾波器),把紅線右邊的高頻雜訊濾除,那麼剩下就是有效的訊號資訊。


圖1:數位濾波器

而數位濾波器的頻寬,幅頻特性,我們可以利用參數或者階數去調節。

兩種常用兩種濾波器,可以實現我們要的幅頻特性:

下面我們透過一個實例進行說明: TI ADS1672 晶片使用了55階的 FIR(Finite Impulse Response,即有限脈衝響應),實現了寬頻通帶濾波器的功能,同時意味著,需要延遲55個時鐘週期來完成濾波。


圖2:ADS1672內置寬頻帶通濾波器

一般來說,階數越高,幅頻特性越好,量化雜訊衰減越厲害。但是,階數越高,帶來的延遲也越大。所以,在更好的幅頻特性還是要更快的響應,有時我們不得不取捨。

:anger:小提示:TI ADS1672對應開發板ADS1672EVM-PDK

圖3:開發板ADS1672EVM-PDK

ADS1672EVM-PDK 24位元,78.1k ~ 625k取樣速率,包括ADC評估軟體ADCPro™,內置分析工具,包括示波器、FFT和長條圖顯示等,幫你節省設計階段。