我们可以有一个数字抗混叠滤波器吗?

信息处理 过滤器 采样 过滤
2021-12-19 07:17:51

我正在开发一块在 ADC 输入端没有抗混叠滤波器的电路板。我可以选择使用 RC + Opamp 电路实现我自己的滤波器。但是是否也可以在 ADC 采样和数字域处理后实现抗混叠滤波器:数字抗混叠滤波器?

3个回答

我同意 pichenettes 的回答,但我想补充一点,使用简单廉价的低阶模拟抗混叠滤波器是很常见的做法,并在数字域中进行其余的抗混叠滤波。这当然意味着您不会以最大采样率进行处理,而是在数字抗混叠滤波器之后进行下采样。总结:

  1. 当然,您需要一个模拟抗混叠滤波器。

  2. 如果您可以对信号进行下采样,则模拟滤波器可以保持非常简单。在这种情况下,您可以在数字域中进行更多的混叠消除(在下采样之前)。

不,这没有意义。假设您的 ADC 采样率为 1kHz。一个 100 Hz 正弦波和一个 900 Hz 正弦波在输入 ADC 后将产生完全相同的数字样本序列 - 但您希望通过前者并衰减后者。当输入相同的输入时,您如何期望您的数字滤波器产生不同的输出?

唯一可行的方法是在 ADC 允许的范围内尽可能快地对输入信号进行采样,然后在数字域中将其下采样到您的目标采样率 - 但除非您有 CPU 周期可以浪费,否则您最好使用模拟过滤上游。

只是为了支持马特的回答并提供更多细节:

大多数现代 ADC 完成了数字域中的大部分硬抗锯齿工作。原因是数字滤波器倾向于以更低的成本产生更少的副产品。实际的链条是:

  • 模拟输入。
  • 模拟抗混叠滤波器。
  • 过采样(例如,8x)。
  • 数字抗混叠滤波器。
  • 抽取(减少到 1 倍)。
  • 数字输出。

进一步说明,请考虑以下内容:

  • 音频以 44100Hz 采样。
  • 这提供了 22050 Hz 的奈奎斯特频率。
  • 任何高于 24100 Hz 的频率都会混叠回可听范围(低于 20kHz)。
  • 20000Hz 到 24100 大约是四分之一倍频程。
  • 即使使用陡峭的 80dB/8ve 滤波器,您也只能将混叠频率降低 20dB。

但是使用 8 倍过采样:

  • 音频以 352.8kHz (44.1kHz x 8) 采样。
  • 奈奎斯特为 176.4 kHz。
  • 只有高于 332.8kHz 的频率才会镜像到可听范围。
  • 大约是4个八度。
  • 因此,您可以应用 24dB/8ve 模拟滤波器将混叠频率降低 96dB。
  • 然后过采样。
  • 然后在 20kHz 和 24.1kHz 之间应用线性相位数字滤波器

下面的是这类事情的极好、清晰的资源。