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TLV320AIC23B: 咨询抗混叠滤波功能实现原理

Part Number:TLV320AIC23B

TI的工程师您好:

 目前我们公司正在使用这一颗codec进行图纸绘制,请帮忙确认我理解的这颗芯片adc 部分的抗混叠滤波实现是否正确。

贵司的这颗TLV320芯片内部自带数字滤波功能,请问linein 进来的模拟信号是否是先经过ADC的超采样?(如果是,请问超采样的采样频率是多少?),然后再经过数字滤波来达到抗混叠滤波的目的。

如果是这样,请问我信号进芯片之前的RC滤波的截止频率是否只需要不超过超采样频率的1/2就可以。

多谢

Amy Luo:

您好,

最高采样率到96KHZ,具体见数据表3.3.2 Audio Sampling Rates章节;

TLV320AIC23B内部集成的是Delta-Sigma ADC,主要包括Delta-Sigma 调制器和数字滤波器,Delta-Sigma 调制器以非常高的速率对输入信号进行采样,并转换成1bit位数据流,之后,数字滤波器使用该采样数据,将其转换成高分辨率低速数字代码。注意,这里的数字滤波器不是抗混叠滤波的目的。

任何超过采样频率一半的输入信号都会产生混叠信号,因此,抗混叠滤波器是加在信号输入端以滤除产生混叠信号的频率。

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Hui Deng:

Amy Luo:

您好。

我说明一下我的需求,我有效信号带宽是300~3.2Khz,我对带宽外的信号要求衰减-50db,不要求抗混叠滤波器对阻带那么高的衰减要求。外部信号暂时没有增加任何滤波器, 因为我看这个数字滤波器本身支持0.5fs的截止带宽,并且有-60db的衰减。

那么请问,如果我采样率为8K,对于外部输入4k以上的模拟信号,是否有-60db的衰减效果。

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Hui Deng:

Amy Luo:

你好,我们的TLV320AIC23B 是否也支持这种特性,下面是从互联网上找到的一些关于Sigma-Delta ADC 抗混叠设计的说明

对于 Sigma-Delta ADC, 它具有非常高的分辨率,而且噪声很低。因为它采用了过采 样的技术,因此对于前端的抗混叠滤波器的要求也大大降低,一般一个简单的 RC 低通滤 波器就足够了。这类 ADC 的线性度也非常好。但是它付出的代价是采样速率的降低。一 般这类 ADC 的采样速率都相对较低。另外,由于内部滤波器对于模拟信号的突变和通道 的切换需要相对长的建立时间,而且输出的数据与模拟输入之间有比较长的延时,所以这 类 ADC 适用于那些模拟信号近似于直流或变化很慢的应用,如温度测量、压力测量等等。

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Hui Deng:

Amy Luo,麻烦在帮忙看一下问题呢

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Amy Luo:

这里的数字滤波器作用的不是输入的模拟信号,而是Delta-Sigma 调制器输出的1-bit 数据流,或者说它作用的是量化噪声,对输入信号的频率没有作用。

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Hui Deng:

Amy Luo:

因为我用TLV320实测,芯片采样率设置8K时候,输入信号3.3K~4K时候,信号幅度有衰减;输入4K~18K时候,信号衰减有50+db,这跟你们规格书当中描述的数字滤波的效果基本一致,并没有发生混叠。这跟您解释的对输入的频率无作用不一致, 所以有些困惑。

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Amy Luo:

我有咨仔细琢磨了下Sigma-Delta ADC 的工作原理,上述我的回复有误,如果您的有用信号到4.2KHZ,而使用8K的采样率fs(下面截图中的fD),数字滤波器会衰减0.5fs的频率,因此,会衰减输入信号的频率。

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Amy Luo:

输入4K~18K的信号,采样率设置8K,根据奈奎斯特定理,频率大于采样率一半的信号,会发生混叠,您是怎样分析没有发生混叠?是否做了FFT分析?

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Amy Luo:

您这里的采样率是指的哪个采样率?奈奎斯特定理指的是Sigma-Delta 调制器的调制频率fMOD。如果您是指数据输出率,有可能不会发生混叠。

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Amy Luo:

是的,高直流精度型Sigma-Delta ADC主要应用于缓慢变化信号的直流精度的应用,例如温度,压力测量等;宽带宽型Sigma-Delta ADC主要针对对精度和动态范围特性同时有要求,而又允许对输入信号进行平均的应用场景,例如振动信号,音频信号,精密仪器等;通用型则适合低功耗,低成本和小板上面积的应用场景。

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Hui Deng:

Amy Luo,

您好,经过实际测试分析,频率会发生混叠,但是你们的数字滤波器实际也是有效果的,就会导致混叠的信号幅度很小,在mv级别。测试衰减应该能到55db左右,没有达到规格书标称的60db。

下图是20~20k的粗略扫频结果,经过ADC后,黄色是幅度,蓝色是频率。

下图是4K~8K的细扫,可以发现你们规格书提到的数字滤波器效果和实际测试的波形是有相似之处的。

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Amy Luo:

抱歉,我没看明白上图中蓝色波形的含义,蓝色波形的横坐标和纵坐标分别是什么?

黄色波形是滤波器的幅频响应曲线吗?

上述波形产生时,输入的信号频率是多少?您使用的MCLK频率是多少?采样率是多少?过采样率是多少?或者寄存器 BOSR bit 设置的是什么?我想看下您输入信号频率是否达到了二分之一过采样率

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