如何使用開關電容濾波器抗混疊

在使用 A/D 轉換器的許多應用中，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，會嚴重影響數據轉換系統的性能。本應用筆記討論了抗鋸齒的原理及其對系統性能的影響。它還通過一個優雅且具有成本效益的完整系統示例，提供有關使用集成開關電容器設備實現這一重要功能的建議。

什么導致混疊？奈奎斯特準則解釋了這種效應。該標準表示，如果將時間連續信號轉換為時間離散信號，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行采樣是一種非常特殊的情況，應始終避免。圖 3 顯示了以 200 kHz 采樣的 190 kHz 信號。結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字域中這樣做，但這是行不通的，因為一旦對信號進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。在對信號進行采樣之前，必須在模擬域中進行抗混疊。

編輯：hfy