Курс лекций - Микропроцессоры

Фильтры для устранения эффекта наложения спектров (Антиалайзинговые фильтры) - часть 2


Рисунок 2 АЧХ фильтра Баттерворта 10-го порядка.

Кроме сложности разработки и производства фильтры высокого порядка обладают ещё рядом недостатков, таких как нелинейная фазовая характеристика и увеличение групповой задержки на краю полосы пропускания фильтра. В качестве примера на рисунке 2 приведена амплитудно-частотная характеристика фильтра Баттерворта 10-го порядка, а на рисунке 3 - фазо-частотная характеристика и зависимость группового времени запаздывания от частоты. Всё это приводит к тому, что при преобразовании сигнала из аналоговой формы в цифровую нежелательно использовать аналоговые фильтры формирования спектра высокого порядка.

Рисунок 2 ФЧХ и групповая задержка фильтра Баттерворта 10-го порядка.

Из приведённых рассуждений видно, что недостаточная крутизна спада ФНЧ может компенсироваться более высокой частотой дискретизации АЦП. Выбрав более высокую частоту дискретизации (избыточную дискретизацию), мы уменьшаем требование к крутизне спада и, следовательно, сложность фильтра. Этот эффект достигается за счет использования более быстрого АЦП и более высокой скорости обработки данных. На рисунке 1б показан эффект, возникающий при увеличении частоты дискретизации в K раз, при неизменных требованиях к частоте среза fa и к динамическому диапазону DR. Более пологий скат делает этот фильтр проще для проектирования, по сравнению со случаем, показанным на рисунке 1а.

ИЗБЫТОЧНАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ УМЕНЬШАЕТ ТРЕБОВАНИЯ К КРУТИЗНЕ СПАДА ФНЧ

Процесс проектирования аналогового фильтра начинается с выбора начальной частоты дискретизации. Она обычно выбирается в диапазоне от 2,5 fa до 4 fa. Затем, исходя из требуемого динамического диапазона, определяется характеристика фильтра, и определяется реализуемость такого фильтра с учетом ограничений по стоимости системы и требуемой производительности этой системы. Если реализация окажется невозможной, полезно рассмотреть вариант с более высокой частотой дискретизации, для которого, возможно, потребуется более быстрый АЦП.


- Начало -  - Назад -  - Вперед -