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MSP430單片機(jī)A/D過采樣率的問題

作者: 時(shí)間:2013-03-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

4、 梳狀濾波器的設(shè)計(jì):梳狀濾波器是一種固定形式的濾波器,它包括以下三個(gè)參數(shù)的選擇:1)單

級(jí)濾波器的節(jié)數(shù)N;2)濾波器的階數(shù)K;3)濾波器系數(shù)及運(yùn)算的有限字長。

單級(jí)濾波器的節(jié)數(shù)N:等于∑-△A/D中的第一級(jí)的抽取率。

濾波器的階數(shù)K:等于∑-△調(diào)制器的回路數(shù)。

濾波器系數(shù)及運(yùn)算的有限字長:若不計(jì)歸一化因子N-K,則濾波器系數(shù)均為正整數(shù),且∑h(n)=N^K

,n=0...N-1

因此可用

b=K*log2N=Km

位的二進(jìn)制碼來表示濾波器的系數(shù)。同時(shí),若∑-△調(diào)制器的輸出為1bit數(shù)(僅0,1兩個(gè)狀態(tài)),則

濾波器輸出 y(n)=∑h(m)x(n-m) ,m=0...N-1

顯示有 0≤y(n)≤N^K

因此上式的濾波器運(yùn)算亦可用mK位的二進(jìn)制進(jìn)行,不會(huì)出現(xiàn)截尾誤差和溢出。

綜上,可以選擇濾波器的有效字長為mK。實(shí)際這也就是梳狀濾波器輸出的有效分辨率。

現(xiàn)在我們言歸正傳。

在TI的手冊中我們可以知道,從∑-△調(diào)制器的1bit數(shù)據(jù)流通過SINC3梳狀濾波器進(jìn)行濾波。OSR是

SINC3梳狀濾波器的一個(gè)參數(shù),該濾波器的Z變換形式為: H(z)=( (1-z^-OSR)/(OSR*(1-z^-1)) )^3

對比上面的公式易知,OSR=N=2^m,K=3。

當(dāng)OSR=256=28時(shí),梳狀濾波器輸出的有效分辨率長度為: b=Klog2N=Km=3*8=24

當(dāng)OSR=1024=210時(shí),梳狀濾波器輸出的有效分辨率長度為b=3*10=30bit。

由此可見,OSR的值影響A/D采樣后的輸出結(jié)果的有效分辨率長度,即精度。因此,可以在不增加A/D

前端復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上,通過增加OSR的值達(dá)到提高輸出精度的目的。

在SD16中,OSR的取值為{32,64,128,256},所以SD16的濾波器輸出精度最高為24bit,最低為

15bit。

在SD16_A中,OSR的值為{32,64,128,256,512,1024},所以SD16_A的濾波器輸出精度最高為

30bit。

由于SD16和SD16_A的輸出寄存器均為16bit,對于濾波器輸出精度高于16bit的,根據(jù)寄存器的設(shè)置,

截取濾波器輸出結(jié)果的16bit;濾波器輸出精度不足16bit的,根據(jù)寄存器的設(shè)置,對不足的位補(bǔ)0。

綜上,OSR在SD16或SD16_A的A/D采樣模塊中,能夠影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度,OSR值越大,輸出

結(jié)果精度越高,反之,精度越低。

(由于原文是在word中編排,有很多公式復(fù)制后不能正常顯示)

參考文獻(xiàn):梳狀濾波器在∑-△ A/D中的應(yīng)用


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