一站式电子元器件采购平台

华强商城公众号

一站式电子元器件采购平台

元器件移动商城,随时随地采购

华强商城M站

元器件移动商城,随时随地采购

半导体行业观察第一站!

芯八哥公众号

半导体行业观察第一站!

专注电子产业链,坚持深度原创

华强微电子公众号

专注电子产业链,
坚持深度原创

电子元器件原材料采购信息平台

华强电子网公众号

电子元器件原材料采购
信息平台

理解高性能西格马-得尔塔 ADC中时钟公差对50Hz/60Hz噪声抑制的影响

来源:analog 发布时间:2023-09-01

摘要: 本文探讨了时钟公差对西格马-得尔塔 ADC中低通抽样和数字滤波器的影响,特别是对滤波器陷波频率的影响。窄带西格马-得尔塔应用通常利用数字滤波器提供50Hz、60Hz或50Hz/60Hz的噪声抑制。在选择外部时钟晶体或内部时钟时,了解时钟频率与数字滤波器特性之间的关系非常重要。

西格马-得尔塔 ADC利用一个调制器将模拟输入转变成一串脉冲。调制器输出端“1”与“0”脉冲之比代表模拟输入的平均值。调制器输出送入一个数字滤波器。西格马-得尔塔 ADC的数字滤波器一般用SINC (Sin(x)/x)函数的脉冲响应低通滤波器实现。该滤波器输出接至抽样电路,以降低输出码率。

SINC滤波器除了滤除量化噪声这一显著功能外,也有助于提供输出码率整数倍频上的滤波器陷波。例如,60Hz输出码率需要在60Hz、120Hz、180Hz等频点陷波。将滤波器陷波调整到已知噪声源频点(例如50Hz或60Hz电力线噪声),可以从根本上抑制噪声。使用高分辨率西格马-得尔塔 ADC测量窄带信号,在50Hz/60Hz噪声频率处有低强度信号时,该方法十分有效。

输出码率和滤波器陷波频率是调制器频率、抽样频率以及滤波器阶数的函数。抽样率是调制频率与输出码率之比,而调制器频率是ADC时钟频率的函数。

SINC滤波器(一般为3阶,SINC³)在频域定义为:

H(f) = [1/N * Sin(N*π*f/f(M)) / Sin(π*f/f(M))]³

其中:N是抽样率

  • f(M)是调制频率

滤波器阶数和抽样率一般取决于西格马-得尔塔 ADC的设计,它们可以在模数转换器的数据手册里查到。ADC时钟频率通常由内部振荡器或外部晶体提供。

图1图2图3给出了具有60Hz陷波、调制频率为19.2kHz、抽样比为320的SINC³滤波器的频响特性曲线。使用  Maxim的在线计算器:西格马-得尔塔 50Hz/60Hz抑制计算器  ,可以计算各种器件工作模式下的陷波频率抑制。

图1为理想时钟条件下的滤波器频响曲线。该滤波器在陷波频点对60Hz的抑制接近无穷大。图2给出了同样的SINC³滤波器频响特性曲线,但其中加入了±4%的时钟公差。该滤波器在陷波频点提供-83.7dB抑制。


图1. 理想时钟源可以实现无穷大60Hz抑制


图2. ±4%时钟公差可以提供83.7dB的60Hz抑制(最差条件下)

外部时钟可以精确控制,内部振荡器则由工厂微调到指定的精度范围内。图3给出了最差工作条件下的陷波特性与时钟公差的关系,其它参数与图1、图2条件相同。


图3. 陷波特性与时钟公差的关系

改进的生产工艺使生产商可以将相当精确的时钟集成到西格马-得尔塔 ADC中。高分辨率西格马-得尔塔 ADC,例如MAX1415/MAX1416,都内置了振荡器,可以减少外部晶振或外部时钟源的需求,有效节省电路板面积。在内部时钟公差为±4%时,典型工作模式可以保证在最差工作条件下对60Hz频率提供83.7dB的抑制,足以符合多数应用的要求。

声明:本文观点仅代表作者本人,不代表华强商城的观点和立场。如有侵权或者其他问题,请联系本站修改或删除。

社群二维码

关注“华强商城“微信公众号

调查问卷

请问您是:

您希望看到什么内容: