開關(guān)電容濾波器在ADC中有哪些優(yōu)勢

　　模擬濾波器在電子信號合成系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，可為 ADC 提供抗混疊和降噪，為 DAC 提供信號重建濾波1。不同的設(shè)計要求需要使用不同的濾波器架構(gòu)，常用的濾波器有貝塞爾、巴特沃思以及橢圓濾波器。貝塞爾低通濾波器具有線性相位響應(yīng)，通帶無紋波、阻帶單調(diào)衰減，適合時域應(yīng)用。巴特沃思低通濾波器在通帶內(nèi)具有最平坦的頻響，阻帶的單調(diào)衰減也比貝塞爾濾波器陡峭，但相位響應(yīng)隨頻率非線性變化，這使得巴特沃思低通濾波器非常適合基于幅度的應(yīng)用。而橢圓低通濾波器具有接近平坦的通帶響應(yīng)和極為陡峭的阻帶衰減，是基于幅度的抗混疊應(yīng)用的最佳選擇。設(shè)計和實現(xiàn)連續(xù)時間有源濾波器非常具有挑戰(zhàn)性，需要使用多個高性能運放和精度很高的無源器件。設(shè)計挑戰(zhàn)包括如何選擇最優(yōu)的濾波器架構(gòu)，還需要使用專用的濾波器計算軟件2。另一個簡單的方法是使用高度集成的 SCF （開關(guān)電容濾波器），SCF 可以大大減少外圍元器件數(shù)目，使濾波器調(diào)諧十分簡單，并可降低系統(tǒng)功耗。本文通過分析如何實現(xiàn)一個連續(xù)時間濾波器和一個 SCF 來說明其在性能和復(fù)雜程度上的不同。如上所述，貝塞爾濾波器的特性使其非常適合時域應(yīng)用，因為它們在示波器 / 分析儀這類測試應(yīng)用中幾乎沒有失真。但設(shè)計者通常需要構(gòu)建更高階的貝塞爾濾波器（這意味著比巴特沃思或橢圓濾波器的極點更多）來實現(xiàn)足夠大的阻帶衰減。圖 1 所示原理圖為 5 階、1.0kHz、低通貝塞爾濾波器，設(shè)計基于 Sallen-Key 架構(gòu)，為減少元器件數(shù)目進行了優(yōu)化，使用精度為 1%的標(biāo)準(zhǔn)電阻和精度為 5%的標(biāo)準(zhǔn)電容。為確定外圍元件值，使用了濾波器設(shè)計軟件 FilterPro?，并用 PSPICE 仿真工具進行了驗證。