噪聲輸入的有源濾波（ADAQ7980）

我們將在本系列的最后概述ADAQ798x的Sallen-Key有源低通濾波器拓撲。這種配置是更簡單的有源濾波實現(xiàn)方案之一，即使與噪聲輸入源和傳感器接口，ADAQ798x也能最大限度地提高性能。

薩倫鍵低通濾波器

Sallen-Key拓撲可用于將ADAQ798x的ADC驅動器配置為有源雙極點低通濾波器。這種配置相對簡單，因為ADC驅動器設置在簡單的同相配置中，因此濾波器不會直接影響其性能和帶寬。低通濾波器的實現(xiàn)需要兩個電阻（R1和 R2） 和兩個電容器 （C1和 C2） 設置濾波器截止值，并可選擇兩個電阻 （Rf和 Rg） 要添加信號增益：

該配置可以認為是級聯(lián)一個-40 dB/十倍頻程濾波器，后接一個增益級：

R 的值1/ 12， C1和 C2確定濾波器的形狀和響應。在這篇博文中，我們將重點介紹 R1= R2和 C1= C2.這種組合使濾波器的Q因數(shù)為0.5，其行為類似于串聯(lián)的兩個等效RC低通濾波器。這種情況的頻率響應為：

假設 R1= R2= R 和 C1= C2= C，濾波器轉折頻率由下式給出：

在轉角頻率 fc，濾波器的響應與其直流增益大致為-6 dB。濾波器的直流增益由我們在之前的文章中看到的同相增益關系給出：

這種配置可以減少來自信號源、傳感器或其他模擬前端電路的帶外噪聲。如果信號鏈的這些部分的噪聲明顯高于ADAQ798x中包含的元件，并且信號帶寬與ADC的奈奎斯特速率相比較小，則使用此配置有助于改善系統(tǒng)噪聲性能。來自連接到濾波器輸入的源的均方根電壓噪聲（vn 有效值） 是：

其中 e在是來自輸入源的噪聲頻譜密度，A在是ADC驅動器的增益（如上所示），f恩博威是濾波器的有效噪聲帶寬。這假設有源濾波器截止頻率明顯低于ADAQ798x的集成RC濾波器（幾乎總是如此）。f恩博威對于上述過濾器，只需：

濾波器截止頻率可在應用所需的最大輸入頻率附近選擇，以最大限度地降低噪聲。讓我們看一個示例，看看此配置如何提高系統(tǒng)噪聲性能。

對于輸入噪聲頻譜密度為500 nV/√Hz、信號增益為1的系統(tǒng)，截止頻率（fc） 需要確保輸入源對系統(tǒng)的貢獻不超過 100 μV rms ？求解 fc在上面使用的等式中給出：

使用 R1= R2= 1.2 kΩ 和 C1= C2= 2.7 nF可用于實現(xiàn)接近此值（~49 kHz）的濾波器截止值。

結語

今天，我們了解了使用ADAQ2x集成ADC驅動器的有源798極點低通濾波器的簡單實現(xiàn)。這是可用于利用ADAQ798x實現(xiàn)有源濾波的眾多潛在配置之一。

通過將有源濾波與過采樣和抽取相結合，可以進一步改善系統(tǒng)噪聲性能。過采樣和抽取是數(shù)字濾波的一種形式，其中將一定數(shù)量的連續(xù)采樣平均在一起，以減少帶外噪聲，但犧牲信號帶寬（有關更多信息，請參閱本文）。

設計有源濾波器時要記住的一件事是濾波器通帶的平坦度。許多濾波器在通帶中表現(xiàn)出一些偏差，特別是當它們導致諧振或峰值在某個頻率下時。在決定和設計有源濾波器拓撲時，請注意應用在目標帶寬內所需的增益平坦度。

審核編輯：郭婷