德州儀器AMC1204的應(yīng)用指南

　　2 調(diào)制器輸出濾波的設(shè)計(jì)

　　AMC1204 輸出1 比特位寬由0 和1 組成的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流中1 的密度與模擬輸入電壓成正比。當(dāng)輸入電壓為250mV 時(shí)，輸出1 的比例為89.0625%；當(dāng)輸入電壓為-250mV 時(shí)，輸出1 的比例為10.9375%；當(dāng)輸入電壓為0mV 時(shí)，輸出1 的比例為50%。當(dāng)輸入電壓從-250mV 到+250mV 之間，AMC1204 的轉(zhuǎn)換性能可以得到保障。為了得到真實(shí)的輸出數(shù)據(jù)信息，一般需要在輸出后端進(jìn)行數(shù)字濾波處理，實(shí)際應(yīng)用中可以采用以下兩種濾波器對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

　　2.1 移動(dòng)平均濾波器

　　移動(dòng)平均濾波器比較簡(jiǎn)單，它是取輸入信號(hào)的最近的一些值，進(jìn)行算術(shù)平均，相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器，濾除高頻分量，保留低頻分量。在時(shí)鐘clk 的上升沿，對(duì)AMC1204 輸出的高脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算M 個(gè)clk 的上升沿時(shí)，對(duì)應(yīng)的高電平脈沖個(gè)數(shù)N。則，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)果為（640*N/M-320）mV。平均的項(xiàng)數(shù)越多，即M 越大，則得到變化越緩慢的輸出信號(hào)，但得到的精度也越高。

　　圖5 AMC1204 輸出數(shù)據(jù)波形

　　需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法必須平均盡可能多的輸入信號(hào)才能獲得比較高的精度。移動(dòng)平均濾波器實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，不需要單獨(dú)增加DSP 或FPGA 即可實(shí)現(xiàn)。但是，移動(dòng)平均濾波器的頻域效果較差，滾降較慢，因此，在檢測(cè)低頻信號(hào)及對(duì)精度要求不高的應(yīng)用中，可以考慮使用這種方法。但是，對(duì)于精度要求比較高的應(yīng)用中，需要考慮使用性能更好的濾波器，如Sinc 濾波器。　　2.2 Sinc 濾波器

　　Sinc濾波器具有良好的頻域特性，較低的成本和功耗，延時(shí)較低，因此，廣泛用作Delta-Sigma DAC 的濾波器。Sinc 濾波器可通過(guò)專門(mén)的濾波器芯片或者通過(guò)FPGA 或DSP 算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　AMC1210 是一個(gè)4 通道的數(shù)字濾波器，芯片輸出接口可設(shè)置為SPI 接口或者并行接口方式，方便與CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。數(shù)字濾波器可設(shè)置為Sincfast，，或者方式。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于濾波器具有更好的低通特性，建議將AMC1210 配置為濾波器，過(guò)采樣率（OSR）設(shè)為256以獲得最優(yōu)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

　　圖6 AMC1204 與AMC1210 的連接

　　此外，也可以通過(guò)FPGA 或DSP 來(lái)實(shí)現(xiàn)Sinc 濾波器算法。濾波器的基本架構(gòu)如圖7 所示。

　　圖7 調(diào)制器與抽取濾波器的基本架構(gòu)

　　以下是用VHDL 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)SINC3 濾波器的一段示例程序。其中，CNR=MCLK/M，M 為抽取率（即過(guò)采樣率OSR）。

　　圖8數(shù)字濾波器架構(gòu)

　　圖8 的示例代碼：

　　library IEEE;

　　use IEEE.std_logic_1164.all;

　　use IEEE.std_logic_unsigned.all;

　　entity FLT is

　　port（RESN， MOUT， MCLK， CNR ： in std_logic;

　　CN5 ： out std_logic_vector（23 downto 0））;

　　end FLT;

　　architecture RTL of FLT is

　　signal Z1 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z2 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z3 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z4 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z5 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z6 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　signal Z7 ： std_logic_vector（23 downto 0）;

　　begin

　　process（MCLK， RESN）

　　begin

　　if RESN = ‘0’ then

　　Z1 《= （others =》 ‘0’）;

　　Z2 《= （others =》 ‘0’）;