Digitale Filter für Delta-Sigma-Wandler
Siebe aus Silizium
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Weitere Fälle
In einigen Anwendungen können Wechselstrom-Frequenzkomponenten vorkommen, wobei aber die Form und das Timing des Signals zwingend erhalten bleiben müssen (z.B. bei einem EKG). In diesem Fall muss die Auswahl der Filter mit großer Sorgfalt erfolgen, damit es nicht zum Aliasing kommt, die Form des Signals im Zeitbereich bewahrt wird und weißes Rauschen und Netzfrequenzen gedämpft werden können.
Unter Umständen ist keines der integrierten Filter der verfügbaren A/D-Wandler wirklich passend für die vorliegende Anwendung. In einem solchen Fall kann der 1-bit-Ausgang eines A/D-Wandlers, der kein Filter, sondern nur den reinen Modulator enthält, direkt einem DSP-Software-Filter zugeleitet werden. Der ADS1203 bietet diese Funktion ebenso wie die isolierte Version AMC1203. Der ADS1271/4/8 und der ADS1281 sind zwar mit einem integrierten Filter ausgestattet, verfügen aber ebenfalls über einen herausgeführten Modulatorausgang.
Mit ausgeklügelten Verfahren lässt sich die Rechenzeit für ein Multi-Rate-Filter und ein Dezimatorsystem [2] verringern. Dabei werden in den ersten Stufen CIC-Filter (kaskadiertes Integrator-Differentiator-Filter) eingesetzt, die ein gewisses Maß an Aliasing zulassen, wenn auch keinesfalls innerhalb der letztendlich interessierenden Bandbreite. Als finale Filter- und Dezimationsstufe kommt ein FIR-Filter zum Einsatz, das ein Aliasing in der final interessierenden Bandbreite unterbindet und die Frequenzgänge der vorangegangenen Filter, die ein Absinken des Durchlassbandes verursachen, korrigiert.
Ebenso könnte man bei Bedarf einen ADS1255 in Verbindung mit seinem internen SI-Filter 5. Ordnung verwenden, um ein 30-kS/s-Ausgangssignal zu bekommen und dieses als Eingangssignal für eigene, nach den in [2] beschriebenen Verfahren entwickelte Filter zu verwenden.
Literatur & Autor:
[1] Baker, B.: Stop-band limitations of the Sallen-Key low-pass filter. http://focus.ti.com.cn/cn/lit/an/slyt306/slyt306.pdf
[2] Digital FIR Decimator and Analog Lowpass Application Note 9: http://www.linearx.com/files/pdf/FilterShopApp_09.pdf
[3] Webseite von Texas Instruments: www.ti.com
Dr. Dan Tooth ist seit 2007 im schottischen Edinburgh als Analog-Ingenieur für TI tätig. (epic@ti.com)
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