如何使用开关电容滤波器抗混叠

在使用 A/D 转换器的许多应用中，由于不想要的、虚假的带外信号造成混叠是一个问题。这些信号如果没有正确过滤，会严重影响数据转换系统的性能。本应用笔记讨论了抗锯齿的原理及其对系统性能的影响。它还通过一个优雅且具有成本效益的完整系统示例，提供有关使用集成开关电容器设备实现这一重要功能的建议。

什么导致混叠？奈奎斯特准则解释了这种效应。该标准表示，如果将时间连续信号转换为时间离散信号，则每个周期需要采样两次以上。如果对信号的采样频率不够高，信息将不可避免地丢失。如果每个周期对信号采样一次，则会生成直流信号（具有任意幅度）（图 1）；如果每个周期恰好采样两次，则会生成方波（图 2）。重要的是要注意以输入信号周期的两倍进行采样是一种非常特殊的情况，应始终避免。图 3 显示了以 200 kHz 采样的 190 kHz 信号。结果是一个完美的正弦波，但频率完全错误。这种频率变化是由混叠引起的。

图 4 显示了频域中的这种现象，我们可以看到高于 f > fs/2 的信号在 fs/2 处被镜像。避免这种情况的唯一可能性是确保信号中不存在更高频率的信号。这意味着我们必须知道感兴趣的信号中的最高频率。采样频率需要大于这个频率的两倍。一些人最初的想法可能是在数字域中这样做，但这是行不通的，因为一旦对信号进行采样并且频率混叠到感兴趣的频带中，就不可能从信号中去除不需要的频率。在对信号进行采样之前，必须在模拟域中进行抗混叠。

编辑：hfy