噪声输入的有源滤波（ADAQ7980）

我们将在本系列的最后概述ADAQ798x的Sallen-Key有源低通滤波器拓扑。这种配置是更简单的有源滤波实现方案之一，即使与噪声输入源和传感器接口，ADAQ798x也能最大限度地提高性能。

萨伦键低通滤波器

Sallen-Key拓扑可用于将ADAQ798x的ADC驱动器配置为有源双极点低通滤波器。这种配置相对简单，因为ADC驱动器设置在简单的同相配置中，因此滤波器不会直接影响其性能和带宽。低通滤波器的实现需要两个电阻（R1和 R2） 和两个电容器 （C1和 C2） 设置滤波器截止值，并可选择两个电阻 （Rf和 Rg） 要添加信号增益：

该配置可以认为是级联一个-40 dB/十倍频程滤波器，后接一个增益级：

R 的值1/ 12， C1和 C2确定滤波器的形状和响应。在这篇博文中，我们将重点介绍 R1= R2和 C1= C2.这种组合使滤波器的Q因数为0.5，其行为类似于串联的两个等效RC低通滤波器。这种情况的频率响应为：

假设 R1= R2= R 和 C1= C2= C，滤波器转折频率由下式给出：

在转角频率 fc，滤波器的响应与其直流增益大致为-6 dB。滤波器的直流增益由我们在之前的文章中看到的同相增益关系给出：

这种配置可以减少来自信号源、传感器或其他模拟前端电路的带外噪声。如果信号链的这些部分的噪声明显高于ADAQ798x中包含的元件，并且信号带宽与ADC的奈奎斯特速率相比较小，则使用此配置有助于改善系统噪声性能。来自连接到滤波器输入的源的均方根电压噪声（vn 有效值） 是：

其中 e在是来自输入源的噪声频谱密度，A在是ADC驱动器的增益（如上所示），f恩博威是滤波器的有效噪声带宽。这假设有源滤波器截止频率明显低于ADAQ798x的集成RC滤波器（几乎总是如此）。f恩博威对于上述过滤器，只需：

滤波器截止频率可在应用所需的最大输入频率附近选择，以最大限度地降低噪声。让我们看一个示例，看看此配置如何提高系统噪声性能。

对于输入噪声频谱密度为500 nV/√Hz、信号增益为1的系统，截止频率（fc） 需要确保输入源对系统的贡献不超过 100 μV rms ？求解 fc在上面使用的等式中给出：

使用 R1= R2= 1.2 kΩ 和 C1= C2= 2.7 nF可用于实现接近此值（~49 kHz）的滤波器截止值。

结语

今天，我们了解了使用ADAQ2x集成ADC驱动器的有源798极点低通滤波器的简单实现。这是可用于利用ADAQ798x实现有源滤波的众多潜在配置之一。

通过将有源滤波与过采样和抽取相结合，可以进一步改善系统噪声性能。过采样和抽取是数字滤波的一种形式，其中将一定数量的连续采样平均在一起，以减少带外噪声，但牺牲信号带宽（有关更多信息，请参阅本文）。

设计有源滤波器时要记住的一件事是滤波器通带的平坦度。许多滤波器在通带中表现出一些偏差，特别是当它们导致谐振或峰值在某个频率下时。在决定和设计有源滤波器拓扑时，请注意应用在目标带宽内所需的增益平坦度。

审核编辑：郭婷