在我的最后一篇文章中，我讨论了增量-累积模数转换器(ADC)两个重要特征。这两个特点简化了抗混叠滤波器的设计：过采样架构和补充数字提取滤波器。过采样架构将那奎斯特频率放置在远离信号带宽的位置，而数字提取滤波器衰减了大多数有害的带外信号。当两者结合在一起时，它们可以实现更自由的抗混叠滤波器响应，只有几个分立组件。
图1：使用适当的抗混合滤波器来防止这些混合
在高精度方面，我们知道ADC在应用程序中使用抗混合滤波器是有益的，但设计合适的抗混合滤波器也很重要——如果你不小心，就像从系统中消除有害误差一样，很容易将有害误差引入系统。在为您的应用程序设计抗混合滤波器时，请考虑以下三个一般指导原则：选择滤波器的截止频率
最简单的抗混叠滤波器是单极低通滤波器，如图2所示，使用串联电阻器(R)和共模电容器(CCM)。本滤波器设计的第一步是选择所需的截止频率，fC。在fC上，滤波器的响应滚降至-3dB，并在频率范围内继续-20dB/速/十倍频。
选择一个比ADC调制器采样频率，fMOD，截止频率至少低十倍，其目的是以10倍或更高倍数抑制带外噪声。通过增加R和CCM截止频率进一步降低。正如我在上一篇文章中提到的，您的数字提取滤波器的目的是提供帮助，因此无需在所需信号带宽后立即设置您的抗混合滤波器的截止频率。
单极和低通滤波器的截止频率为-3dB：
图2.ADC输入单极和低通滤波器
有时，单极和低通滤波器可能还不够。振动感知等应用程序可能会用更少的过采样来分析宽带宽上的信号。这使得数字提取滤波器的通带更接近fMOD，并且使抗混叠滤波器的滚降空间更小。在这种情况下，您可以添加一个额外的包含RC为了实现更灵敏的滤波器响应，对的二极或三极。
图3显示设计用于设计ADC的单极和双极滤波器的响应；这个ADC在fMOD=1MHz采样上部输入。双极滤波器扁平通带向外延伸至20左右kHz，还能在1MHz上实现-60dB的衰减。
图3.考虑单极和双极低通滤波器之间的频率响应差异
很多ADC在两个独立输入之间转换(例如)INP与INN)因此，设计师经常在每个输入中放置共模滤波器，以保持系统共模抑制(CMR)。然而，组件容差会使任何两个滤波器不匹配，并降低频率CMR性能，这是因为共同信号的滤波操作不同。这通过已知的共模到差分转换产生了差分信号误差。
方程式2使用电阻器容差，RTOL，和电容器容差，CTOL，在指定频率下计算共模抗混叠滤波器CMR：
对于需要高CMR如图4所示，可考虑添加差分滤波器，以补充两个共模滤波器。差分电容器CDIFF增加到比CCM大10倍，将差分截止频率设定为比共模截止频率低10倍。这样可以减少共模组件不匹配引起的误差，产生更敏感的整体滤波器响应。计算出差分低通滤波器的截止频率。需要注意的是，分母中有一个额外的因素2。
图4.共模滤波器添加了差分滤波器
3.选择合适的组件值
将电阻添加到信号路径中在测量过程中引入有害的噪声和误差，因此，无论何时都有必要将其控制在合理的范围内。
电阻噪声也称为电阻噪声Johnson或者热噪声——可以建模成电压源，连接到你理想的无噪声电阻器。总的来说，你不希望电阻器的热噪声占据整个信号链，所以保持它ADC以下噪声很重要。方程式4计算电阻器热噪声的噪声密度，vn：
在这里，k=玻尔兹曼常量(1.38E-23J/K)，而T是温度值，单位是开尔文。
当输入偏置电流出现时，串联电阻也会引入小的偏移电压。虽然您以后可以校准此值，但您应该尽可能限制电阻的尺寸，特别是当偏置电流可能变大时。
与滤波器电阻器不同，你能使用的电容器值越高，效果越好。如果你需要知道原因，你必须知道ADC如何采样输入？
不包括集成缓冲器的增量-累积ADC输入直接与ADC调制器的开关电容器采样结构相连。采样结构包括一个开关网络，电容值约为10pF或20pF采样电容器。图5显示了一个简化的示例。
图5.一个ADC简化开关电容器采样结构
在采样过程中，电容器电路在外部电路上放置瞬态负载。这个滤波电容器帮助减少来自调制器的采样电荷注入，并且提供为采样电容器，CSAMPLE，充电所需的某些瞬时电流。滤波器电容器越大，可用电荷就越多。请使用高Q因子、低温系数和稳定的电气特性NP0/C0G陶瓷电容器类型。较大的电容器值也会改善总谐波失真(THD)等AC但是，需要记住的是，这增加了滤波器RC时间常量，需要更长的稳定时间。
希望这三个指导原则能让你为下一个抗混叠滤波器的设计做好准备。更重要的是，我也希望这个博客系列能让你知道数据采集系统中的混合是如何发生的，以及增量-累积的ADC哪里比别人好？ADC架构。如果我不涉及一些内容，请在下面提问或给我留言！