在我的上一篇文章中，我討論了 (ADC) 的2個重要特點。這2個特點簡化了抗混疊濾波器的設(shè)計：一個過采樣架構(gòu)和一個補充數(shù)字抽取濾波器。這個過采樣架構(gòu)將那奎斯特頻率放置在遠離信號帶寬的位置上，而數(shù)字抽取濾波器衰減大多數(shù)有害的帶外信號。當(dāng)把二者組合在一起時，它們可以實現(xiàn)更加自由的抗混疊濾波器響應(yīng)，只需幾個分立式組件即可實現(xiàn)這一功能。

圖1：用一個適當(dāng)?shù)目够殳B濾波器來阻止這些混疊

我們知道，在高精度ADC應(yīng)用中使用抗混疊濾波器是有益的，不過，設(shè)計合適的抗混疊濾波器也同樣重要—如果你不小心的話，就像把有害誤差從系統(tǒng)中消除一樣，很容易將有害誤差引入到你的系統(tǒng)中。在為你的應(yīng)用設(shè)計抗混疊濾波器時，請考慮以下3個通用指導(dǎo)原則：

選擇你的濾波器截止頻率

最簡單的抗混疊濾波器是一個單極、低通濾波器，如圖2所示，它使用一個串聯(lián)電阻器 (R) 和共模電容器 (CCM)。設(shè)計這個濾波器的第一步就是選擇所需的截止頻率，fC。在fC上，濾波器的響應(yīng)滾降至-3dB，并且在頻率域范圍內(nèi)繼續(xù)以-20dB/十倍頻的速度減少。

選擇一個比ADC調(diào)制器采樣頻率，fMOD，至少低十倍頻的截止頻率，其目的在于，在這些頻率上以10倍或更高倍數(shù)打壓帶外噪聲。對于增加的衰減，通過增加R和CCM 的值來進一步減少截止頻率。我在上一篇文章中提到過，你的數(shù)字抽取濾波器的用途就是提供幫助，所以就沒有必要在所需信號帶寬之后立即設(shè)定你的抗混疊濾波器截止頻率。

方程式1計算出單極、低通濾波器的截止頻率為-3dB：

圖2.ADC輸入上的單極、低通濾波器

有時候，一個單極、低通濾波器也許還不夠。諸如振動感測等應(yīng)用也許是用更少的過采樣來分析更寬帶寬上的信號。這就使數(shù)字抽取濾波器的通帶更加靠近fMOD，并且使得抗混疊濾波器的滾降空間更小。在這些情況下，你可以添加一個包含額外RC對的第二極或第三極，以實現(xiàn)一個更加靈敏的濾波器響應(yīng)。

圖3中顯示的是，設(shè)計用于ADC的單極和雙極濾波器的響應(yīng)；這個ADC在fMOD = 1MHz上對輸入進行采樣。雙極濾波器扁平通帶向外擴展至大約20kHz，并且仍然能夠在1MHz上實現(xiàn)-60dB的衰減。

圖3.單極和雙極低通濾波器的頻率響應(yīng)

考慮差分與共模濾波器之間的關(guān)系

很多ADC轉(zhuǎn)換兩個獨立輸入之間（例如INP與INN）的電壓，所以，設(shè)計人員經(jīng)常在每個輸入上放一個共模濾波器，以保持系統(tǒng)共模抑制 (CMR)。然而，組件容差將使任意兩個濾波器不匹配，并且會降低頻率范圍內(nèi)的CMR性能，這是因為對共同信號的濾波操作不同。這就通過人們已知的共模至差分轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個差分信號誤差。

方程式2使用電阻器容差，RTOL，和電容器容差，CTOL，計算出共?？够殳B濾波器在指定頻率下的CMR：

對于需要高CMR的應(yīng)用，如圖4中所示，可以考慮添加一個差分濾波器，以便為2個共模濾波器提供補充。通過將差分電容器CDIFF 增加到比CCM大10倍，將差分截止頻率設(shè)定為比共模截止頻率低10倍頻。這樣可以減輕由共模組件不匹配所引入的誤差，并且生成一個更加靈敏的總體濾波器響應(yīng)。方程式3計算出差分低通濾波器的截止頻率。需要注意的是，分母中有一個額外的因子2。

圖4.添加了一個差分濾波器的共模濾波器

3.選擇合適的組件值

將電阻器添加到信號路徑中將在測量中引入有害噪聲和誤差，所以，不論何時都有必要將它們控制在合理的范圍內(nèi)。