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數字低通:名稱雖然不同 卻仍是一種濾波器

作者: 時間:2011-10-12 來源:電子產品世界 收藏

  D:看起來不錯。難道你要我告訴你數字等效(digital equivalent)?比方說,我需要平滑數字信號,像你想要平滑VRef信號的方式來消除噪聲。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/124375.htm

  T:當我過濾一個VRef信號時,我試圖消除“失真(fuzz)”,高頻內容恰恰代表了噪聲,而不是信號。你用數字信號做什么,使方形的位(square bits)變圓?

  D:不是。當我們“平滑”數字信號時,我們希望消除代表噪聲的快速變化,就是你說的VRef“失真”。

  T:因此,一個有噪聲的數字信號只是一組跳來跳去的(jump around)數字流嗎?

  D:是的。我們要平滑這些跳躍。

  T:好了,那么我再問問,我的簡單的RC濾波器數字等效是什么呢?

  D:嗯,首先我們要看看你的模擬RC中的一個小細節(jié)。

  T:這很簡單,它有一個RxC的時間常數,它以20dB/decade(6dB/octave)的速度在2pRC(以弧度表示)的極點頻率以上下降。

  D:是這樣。但是,在這種情況下,它更容易配合脈沖響應。脈沖響應非常容易。它只是一個指數衰減。

  T:所以,脈沖迅速對電容器充電,然后電壓隨著電阻兩端電荷的消耗而衰減。

  D:是的。當然,我們永遠都不會有真正的脈沖,但它們是有用的“數學小說(mathematical fiction)”。問題的關鍵在于RC濾波器呈指數衰減:衰減率永遠與剩余的電壓成正比,因為這決定了電阻中的電流。

  T:好吧……是否你要看看時域。

  D:我們就在這一點。這里是數字等效:

  

 

  圖3:數字IIR LPF的脈沖響應和波特圖

  (圖字:離散時間(數字)單極點低通濾波器;脈沖響應(時域);波特圖振幅響應(頻域))

  T:等一下,我看到了一個加法器、一個增益模塊,我假設z-1 是一個延遲塊(delay block)。這些都是模擬塊。我想我們是在討論數字吧?

  D:我們是在討論數字。這些塊的每一個都有模擬和數字表示。以加法器為例。

  T:它可能只是一個電阻,或者是一個運算放大器電路。

  D:或者它也可以是一個數字門和一個加法器的集合。下面是我們如何構建一個數字加法器的方法:

  

 

  圖4:加法器——晶體管、門、半加器,加法器的演變

  (圖字:晶體管成為了多個門,門又成為了半加器。兩個半加器和一個OR門來自于全加器,全加器抽象為一個函數。一個4位加法器是由4個全加器組裝起來的。不會限制可以添加的位數。)



關鍵詞: Intersil FPGA

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