浅谈模数转换器ADC频率混叠

实际电路中,混叠不是噪声,不是靠滤波器滤除了,而是靠设计来规避。RC 低通滤波器、有源滤波器、SAR ADC 内置滤波,滤除的作用不一样。

RC 低通滤波器:

物理位置: 紧贴 ADC 的输入引脚。

核心作用:

电荷缓冲:SAR ADC 在采样瞬间,内部电容会有一个“抓取”电荷的过程,产生瞬态反冲(Kickback)。RC 里的 C 就充当一个小型“水库”,提供瞬时电流,稳定电压。

限制宽带噪声:滤除前端运放产生的高频热噪声,防止这些噪声在量化时混叠入基带。

适用场景:所有 SAR ADC 信号链的末端。

有源滤波器:

物理位置: 传感器调理级或前置放大级。

核心作用:

高阶抑制:提供更陡峭的衰减(如 -40dB/dec 或更高)。RC 滤波器只有 -20dB/dec,很难滤除掉靠近采样频率的干扰。

阻抗变换:高输入阻抗(不带走传感器电流),低输出阻抗(有力驱动后续电路)。
适用场景:信号环境恶劣、干扰源频率与信号频率较近、或需要对信号进行增益放大的场景。

SAR ADC 内置滤波:

物理位置: ADC 内部数字后端。

核心作用:

过采样与抽取:通过极高的频率采样,然后在数字域进行低通滤波和下采样。
提高动态范围:每 4 倍过采样理论上可以增加 1-bit 的分辨率。
如果高频噪声在进入 ADC 之前没有被模拟滤波器滤掉,它会直接混叠进数字信号中,此时内置滤波也救不回来。

更多内容,请看下面帖子:

SAR ADC 驱动RC电路能否起到抗混叠的作用?