Чи можемо ми мати цифровий фільтр Anti Aliasing?

Я працюю на дошці, яка не має фільтра протиактивізації на вході АЦП. У мене є можливість реалізувати власний фільтр за допомогою схеми RC + Opamp. Але чи можливо також застосувати фільтр Anti Aliasing після відбору проб ADC та обробки в цифровому домені: цифровий фільтр Anti aliasing?

sampling filtering

— гпугуй
джерело

Відповіді:

Просто для підтримки відповіді Метта та надання ще кількох деталей:

Більшість сучасних АЦП виконують більшу частину важкої антиалізируючої роботи в цифровій області. Причина полягає в тому, що цифрові фільтри, як правило, виробляють менше побічних продуктів за значно менші витрати. Фактичний ланцюг:

Аналоговий вхід.
Аналоговий фільтр проти згладжування.
Перенапруження (наприклад, в 8х).
Цифровий фільтр проти згладжування.
Зниження (зменшення до 1х).
Цифровий вихід.

Далі проілюструйте наступне:

Звук відбирається на частоті 44100 Гц.
Це забезпечує частоту Найкіста 22050 Гц.
Будь-які частоти вище 24100 Гц повернуться до чутного діапазону (нижче 20 кГц).
20000 Гц до 24100 - це приблизно чверть октави.
Навіть за допомогою крутого фільтра 80dB / 8ve ви зменшите лише частоти згладжування на 20 дБ.

Але з 8-разовим перевибором:

Звук відбирається на частоті 352,8 кГц (44,1 кГц х 8).
Найквіст - 176,4 кГц.
Тільки частоти вище 332,8 кГц відображатимуться до чутного діапазону.
Це приблизно 4 октави.
Таким чином, ви можете застосувати аналог-фільтр 24dB / 8ve, щоб зменшити частоти збитку на 96 дБ.
Потім проб.
Потім застосуйте лінійний фазовий цифровий фільтр між 20 кГц і 24,1 кГц

Наступна книга є прекрасним, ясним ресурсом для цього роду речей.

— Іжакі
джерело

Те, що ви говорите, безумовно, стосується аудіоприкладних програм (в яких готові до використання інтегровані чіпи кодеків замінили ADC / DAC давно) - але є багато областей техніки, в яких придбання все ще здійснюються ванільними SAR ADC (як автономні) мікросхеми або вбудовані в мікроконтролери) - і з цим вам доведеться зробити важку роботу!

— пікенети

Це чудовий коментар. Але я вважаю, що відповідь все ще стоїть - якщо ви можете собі це дозволити, цифрові фільтри проти згладжування приносять багато переваг.

— Іжакі

просто хотіли знати, чи це спосіб переконатися, що аналогові фільтри матимуть малу геометрію та вагу?

— gpuguy

Якщо я правильно розумію питання, то так - використання цифрового фільтра буде означати набагато простіший аналоговий приладдя (особливо якщо враховувати якість).

— Іжакі

Ви маєте на увазі "десятковий" на другому-останньому кроці в робочому процесі надвигулу?

— Нік Т

Ні, це не має сенсу. Скажімо, ваша частота вибірки АЦП дорівнює 1 кГц. Синусова хвиля 100 Гц і синусоїда 900 Гц дадуть абсолютно таку саму послідовність цифрових зразків, що потрапили у ваш АЦП - але ви хочете передати колишню і послабити пізніше. Як ви очікуєте, що ваш цифровий фільтр дасть різні виходи, коли подається на один і той же вхід?

Єдине, що може спрацювати, - це відібрати вхідний сигнал так швидко, як дозволяє ваш АЦП, а потім зменшити вибірку в цифровому домені до вашої цільової частоти вибірки - але якщо у вас не тратяться цикли процесора, краще використовувати аналоговий фільтр вище за течією.

— пішенети
джерело

"Синусова хвиля 100 Гц і синусоїда 900 Гц дадуть абсолютно таку ж послідовність цифрових зразків". Це взагалі не вірно (хоча я розумію, що ви маєте на увазі).

— niaren

Гаразд, для цього потрібна певна умова для їх фази, але справа не в цьому! Справа в тому, що ваші цифрові зразки можуть виглядати так, що вони походять від синусоїди частотою 100 Гц, тоді як сама синусоїдальна послідовність даних може бути сформована синусоїдою 900 Гц.

— пікенети

чи можете ви сказати, що це за умова (щоб точно її виконати)?

— niaren

Існує різниця фаз між ними.

π

$\pi$

— пікенети

у вашій відповіді є помилка. 100 Гц і 900 Гц не мають однакового вибірюваного виходу. Насправді його [100 +/- k * 1000], що дасть ті самі зразки. Так, -900, 1100, 2100 тощо - це аліасингові частоти, що відповідають 100 ГГц. Власне, 900 Гц буде негативним від хвилі розміром 100 Гц.

Я погоджуюсь з відповіддю пікенет, але хотів би додати, що досить поширена практика використовувати простий недорогий аналоговий фільтр низького замовлення, а решту фільтрування протизшивання виконувати в цифровому домені. Це, звичайно, означає, що ви не обробляєте з максимальною швидкістю вибірки, але ви пробовуєте зразок після цифрового фільтра антизгладжування. Підсумовуючи:

Звичайно, вам потрібен аналоговий фільтр проти згладжування.
Аналоговий фільтр можна зберегти дуже просто, якщо ви можете зменшити вибірку свого сигналу. У цьому випадку ви можете зробити більше видалення в цифровому домені (перед тим, як знизити показник).

— Метт Л.
джерело