高性能精密 ADC 已广泛应用于许多应用领域。过程控制、可编程控制器、电动机控制和电能分配是不同的例子。添加不那么日常的仪器领域,其中各种技术的测试、研究、开发和鉴定都依赖于高精度数字转换。目前,几种ADC架构在精度方面存在竞争,根据其需求,选择符合模数转换原则,例如逐次逼近寄存器(SAR)与Σ-Δ,它们分别能够实现高达24位或更高的分辨率(几MSPS)和32位(几百kSPS)。
当面对这些级别的分辨率和精度时,这些转换器提供的有用动态很容易超过 100 dBFS(满量程)的神奇屏障,用户在设计待数字化信号的模拟调理电路以及相关的抗混叠滤波器方面面临着真正的挑战。采样率和滤波技术在过去二十年中取得了长足的发展,现在可以结合使用模拟和数字滤波器,以更好地实现性能和复杂性之间的妥协。
抗混叠滤波器:分区困境理想情况下,与 ADC 相关的滤波器,特别是那些负责频谱混叠问题的滤波器,必须具有与其精度相比具有尽可能平坦带宽的幅度响应,以及足以满足其动态特性的带外衰减。过渡带通常应尽可能陡峭。因此,这些抗混叠、低通滤波器必须具有使能它们的特性消除寄生图像、杂色和其他杂散色调。根据应用的不同,还应特别注意相位响应,并且应补偿任何过度的相移。许多建议被认为是基本的,但当它们必须与指定的 24 位或 32 位转换器的要求相结合时,积分非线性误差仅为几 LSB 和其他类似的静态和动态参数时,就会变得非常难以实施。
模拟对话 52-09,2018 年 9 月2消除寄生图像、杂色和其他杂散色调。根据应用的不同,还应特别注意相位响应,并且应补偿任何过度的相移。许多建议被认为是基本的,但当它们必须与指定的 24 位或 32 位转换器的要求相结合时,积分非线性误差仅为几 LSB 和其他类似的静态和动态参数时,就会变得非常难以实施。如前所述,对过采样的兴趣在这里显得非常重要,因为它不仅对信噪比有益,而且对模拟抗混叠滤波器及其截止频率的规格也有有益的影响。如图 3c 所示,过采样将过渡带扩大到 –3 dB 的截止频率和阻带的起点之间。模拟抗混叠滤波器的阶数与过采样率成反比。表 1 中的数据说明了给定抑制目标的过采样率和模拟抗混叠滤波器阶数之间的关系。