ADC 后面已经有数字滤波器了,为什么还要在模数转换器之前使用模拟抗混叠滤波器?

信息处理 采样 低通滤波器 数字滤波器 抗混叠滤波器 数模
2022-02-11 10:36:12

正常的数据采集包括:

  1. 模拟抗混叠滤波器(采样频率:5 kHz
  2. ADC - 数字滤波器 - (采样:200K 样本/秒)
  3. 数字低通滤波器
  4. 数模转换器

问题:

  1. 我的问题是,当它们已经是 ADC 之后的数字低通滤波器以防止抗混叠时,为什么要使用模拟抗混叠滤波器。

  2. 如果模拟抗混叠滤波器的采样频率为,系统将不会取大于 { kHZ} 的频率,5 kHz2.5 kHZ

    • 那么为什么 ADC 频率是200 kHz
    • 模拟抗混叠滤波器采样频率不会限制整个系统频率吗?
2个回答

问题1:ADC之前的抗混叠滤波器正是为了抑制高频,在ADC之后会变成较低的频率(即混叠)。ADC 之后的数字低通在这里无济于事,因为混叠已经发生。考虑这个例子:

  • 您的 ADC 的采样频率为 Fs=100kHz。
  • 您的输入信号是两个正弦波的总和,频率为 10kHz 和 220kHz。
  • 在 ADC 之后,您会发现两个正弦波:一个在 10kHz,一个在 20kHz (220kHz-2*Fs)。
  • 因此,您发生了混叠,并且没有数字低通可以消除这种混叠。

问题 2:如果没有有关系统的更多信息,则无法回答。但是,这里有一些想法:

  • 5kHz 的滤波器需要至少 10kHz 的采样频率(理想情况下)。你说你只需要2.5kHz。我想你在这里混合一些东西。
  • 实际上,没有抗混叠滤波器是完美的低通滤波器,因此它的截止频率并不意味着更高的频率被完美地阻挡。相反,它们越来越弱。为了应对非理想的抗混叠滤波器,采样频率应高于截止频率的 2 倍。但是,您示例中的 200kHz 对我来说仍然很高。

采样率越高,就越容易(因此更便宜)制作防止混叠所需的模拟低通滤波器(将混叠限制在所需的本底噪声以下)。制作具有尖锐过渡带的滤波器成本更高。通常,更高的采样率比稍微锐利的低通滤波器实现起来更便宜。