模拟滤波器产生噪声

如果您通过减少您滤波器的电阻值来修改您的电路设计，那么您会增加电路的无噪声位。


图1

例如，图 1 所示 Δ-Σ ADC 使用一个低通滤波器来降低转换器输出数据速率以上的噪声，即 FD。利用这种滤波器后，使用 Δ-Σ 转换器的输出数据速率来选择该电路的电阻和电容值。您可以使用公式 FD=1/(2πRFLT×CFLT)，来计算 RFLT（滤波器电阻）和 CFLT（滤波器电容）的值。RFLT/2 和 CFLT 的组合开始生效时（请参见参考文献 1），该滤波器通过限定 (target) 转换器的采样频率来降低噪声。

该设计公式中缺少的细节是电阻噪声。不存在无噪电阻这样的东西。理想电阻噪声情况是：k 为波尔兹曼常数（1.38×10–23×JK–1），T 为开尔文温标 (Kelvin)温度，R 为 25°C 条件下欧姆单位的额定电阻，而 B 为以赫兹为单位的相关带宽。

现在，让我们来搞清楚电阻噪声公式是怎么一回事。您注入到您电路的噪声达到输出数据速率，其等于电阻噪声。要确定这种电路的最大允许电阻值，请使用下列方程式：



图 1 描述了该公式的特征，其中 ER 为 ADC 厂商产品说明书的规定有效精度。如果您在 200 Hz 数据速率下运行您的 23-bit 有效精度 Δ-Σ 转换器，则滤波器电阻的最大值为 4.297 kΩ 或者更低，而 RFLT/2 为 2.148 kΩ 或者更低。

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作者简介
Bonnie Baker 现任 TI 高级应用工程师，并撰写了 Baker’s Dozen：数字设计人员真正的模拟解决方案。
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参考文献
《没有意义的 13 件事情》，作者：Brooks, Michael，《新科学家》， 2005 年 3 月 19 日。
《模拟滤波器简化 Δ-Σ 转换器设计》，作者：Baker, Bonnie，EDN，2008 年 6 月 12 日，第 24 页。
《数据转换器》，TI