Чи можемо ми мати цифровий фільтр Anti Aliasing?


12

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?

Відповіді:


11

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.


1
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

1
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

15

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.


1
"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

3
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

1
Існує різниця фаз між ними. π
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.

15

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:

  1. Звичайно, вам потрібен аналоговий фільтр проти згладжування.

  2. 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).

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.