防混淆作用的低通滤波器

处理模拟信号时A/D转换器是必不可少的。在使用A/D转换器对模拟信号进行量化处理,即数字化时,如果信号中含有高于采用频率1/2以上的频率成分,那么如图1.3所示,就会产生完全不同的频率成分,从而发生量化误差。这种现象称为混淆效应

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   (aliasing effect),防止产生这种现象的装置有防混淆滤波器(anti-aliasing effect),这种滤波器由LPF构成。
    图1.3(a)是以100kHz的间隔对95kHz的正弦波进行采样(A/D转换)时的情况。将各采样点连接起来,将会出现以100us为半周期的5kHz的正弦波,这个5kHz的波形就是基于混淆误差所产生的频率成分。
   把这种情况用频谱表示出来就是图1.3(b),如果用100kHz对95kHz的信号波进行采样,那么在以采样频率为中心,偏离距离为信号频率的两端就会产生频谱。另外,在以采样频率的整数倍为中心的两端也会出现频谱,不过在图1.3中没画出。
   为了防止混淆误差的产生,可以如图1.3(d)所示插入LPF使输入信号成分在采用频率1/2以上的频率范围低于系统分辨率。这个LPF就是放混淆滤波器。
   例如,用12位的A/D转换器进行100kHz的采样时,应该使用能够确保在50kHz处衰减量达到1/4096=-72dB的LPF。
   当然,如果已知信号中不含有50kHz以上的频率成分,就没有必要再使用LPF。
   近来,伴随着半导体技术的进步,A/D转换器已经能够比较方便地实现采样频率的高速化。如果信号的频率带宽相同,那么采样频率越高,滤波器的斜率越容易改善,就可以减轻滤波器的负担,这叫做超采样(over sampling)

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