理解高性能Σ-Δ ADC中时钟公差对50Hz/60Hz噪声抑制的影响

摘要：本文探讨了时钟公差对Σ-Δ ADC中低通抽样和数字滤波器的影响，特别是对滤波器陷波频率的影响。窄带Σ-Δ应用通常利用数字滤波器提供50Hz、60Hz或50Hz/60Hz的噪声抑制。在选择外部时钟晶体或内部时钟时，了解时钟频率与数字滤波器特性之间的关系非常重要。
理解高性能Σ-Δ ADC中时钟公差对50Hz/60Hz 噪声抑制的影响
Oct 02, 2008

摘要：本文探讨了时钟公差对Σ-Δ ADC 中低通抽样和数字滤波器的影响，特别是对滤波器陷波频率的影响。窄带Σ-Δ应用通常利用数字
滤波器提供50Hz 、60Hz 或50Hz/60Hz 的噪声抑制。在选择外部时钟晶体或内部时钟时，了解时钟频率与数字滤波器特性之间的关系非
常重要。

Σ-Δ ADC 利用一个调制器将模拟输入转变成一串脉冲。调制器输出端“1”与“0”脉冲之比代表模拟输入的平均值。调制器输出送入一个数
字滤波器。Σ-Δ ADC 的数字滤波器一般用SINC (Sin(x)/x)函数的脉冲响应低通滤波器实现。该滤波器输出接至抽样电路，以降低输出码
率。

SINC 滤波器除了滤除量化噪声这一显著功能外，也有助于提供输出码率整数倍频上的滤波器陷波。例如，60Hz 输出码率需要
在60Hz 、120Hz 、180Hz 等频点陷波。将滤波器陷波调整到已知噪声源频点( 例如50Hz 或60Hz 电力线噪声) ，可以从根本上抑制噪声。
使用高分辨率Σ-Δ ADC 测量窄带信号，在50Hz/60Hz 噪声频率处有低强度信号时，该方法十分有效。

输出码率和滤波器陷波频率是调制器频率、抽样频率以及滤波器阶数的函数。抽样率是调制频率与输出码率之比，而调制器频率
是ADC 时钟频率的函数。

SINC 滤波器( 一般为3 阶，SINC)在频域定义为：

H(f) = [1/N * Sin(N* π *f/fM ) / Sin( π *f/fM )]

其中：N 是抽样率
fM 是调制频率

滤波器阶数和抽样率一般取决于Σ-Δ ADC 的设计，它们可以在模数转换器的数据手册里查到。ADC 时钟频率通常由内部振荡器或外部晶
体提供。

图1、图