基于Delta-sigma的抗混滤波器设计方案

导读：用于Delta-sigma数据转换器的抗混滤波器设计方案明显不同于SAR（逐次逼近寄存器）或流水线（高速）转换器的设计方法。

　　拥有SAR或流水线转换器，您即拥有了每次评估一个样本的系统。无论是哪种情况，都可以“抓住”模拟信号，并将其储存于转换器的输入电容阵列。这些转换器评估已存储的信号，并为各个样本提供一个数字表达。对这两款器件，多阶抗混滤波器的目标频率即是该转换器的奈奎斯特频率。

　　在高采样率（FS,参考1）下，delta-sigma转换器的输入调制器会对输入模拟信号进行多次采样。而后续的Sinc数字滤波器会对一组此类调制器样本进行再次采样，并转换为一个输出的数字表达。从一个调制器的样本串到一个24比特的数字码，这个转换过程要比delta-sigma输入结构的采样速率慢得多（FD,参考1）。因而，delta-sigma转换器有两个采样率（FS,FD）。但是，一阶抗混滤波器的目标频率是输出数据速率FD.在参考1中，您可以找到delta-sigma转换器的基本抗混滤波器设计概念。

　　图1 这个整只滤波器可衰减RFLT/2和CFLT的差分噪声，以及CCM_P和CCM_N的共模噪声。

　　请注意，参考1和参考2中的电路和论述方法仅解决了减少差分噪声问题，而无关转换器的输入阻抗或共模噪声。

　　对于转换器的输入阻抗，在测量AINP和AINN之间的电压期间，delta-sigma转换器开关电容输入端的电容器会连续地充电和放电。与外部电路相比，这些内部电容（CB、CA1及CA2）相对较小。因而，其平均输入阻抗显示为阻性。转换器的电容值和调制器的转换速率决定了这一电阻值。

　　测量图2中结构的共模输入阻抗时，需将AINP与AINN接到一起，并测量转换期间每个管脚消耗的平均电流。测量差分输入阻抗时，需给AINP与AINN施加一个差分信号，测量从管脚流至VA的平均电流。共模和差分电阻的范围为几百千欧姆至几百兆欧姆。其数值取决于转换器内部输入开关电容结构后面跟随的电路。RFLT/2的值必须比转换器的输入阻抗低至少10倍。

　　两只共模电容CCM_P和CCM_N用于衰减高频共模噪声。差分电容至少应比共模电容大一个数量级，因为共模电容的失配会导致差分噪声。

　　如果进入任何ADC的输入信号中包含有高于一半数据速率的频率，即会发生混淆现象。为防止此现象的发生，应对包含噪声和干扰成分的输入信号进行频带限制。Delta-sigma转换器中的数字滤波器可提供一些高频噪声衰减功能，但是数字sinc滤波器不能完全代替抗混滤波器。在设计一个输入滤波器电路时，要考虑转换器过滤器网络和输入阻抗之间的相互作用。