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低通可編程濾波器的誤差來源有哪些?

來源:康寶智信測量技術(北京)有限公司   2025年06月23日 06:21  
  低通可編程濾波器的誤差來源主要分為系統(tǒng)誤差和實現(xiàn)誤差兩大類。以下是具體分析:
  一、低通可編程濾波器系統(tǒng)誤差:
  1.量化誤差
  原因:濾波器中的模擬信號轉換為數(shù)字信號時,ADC的有限分辨率會導致幅值截斷或四舍五入,引入誤差。
  影響:
  噪聲底噪增加(量化噪聲)。
  信號動態(tài)范圍受限,大信號可能飽和,小信號可能被噪聲淹沒。
  優(yōu)化:提高ADC分辨率,或采用抖動技術分散噪聲。
  2.系數(shù)量化誤差
  原因:濾波器設計時的理想系數(shù)需要用有限字長存儲,導致實際系數(shù)與理想值偏差。
  影響:
  頻響特性偏離設計目標(如截止頻率偏移、阻帶衰減不足)。
  嚴重時可能導致濾波器不穩(wěn)定。
  優(yōu)化:
  使用高精度系數(shù)存儲。
  采用量化誤差敏感度低的濾波器結構。
  3.計算精度誤差
  原因:數(shù)字濾波器運算中,乘法、加法等操作的字長限制(如定點運算溢出或截斷)。
  影響:
  累積誤差導致輸出信號失真。
  定點運算中可能出現(xiàn)溢出振蕩。
  優(yōu)化:
  采用浮點運算。
  對信號和系數(shù)進行歸一化處理,避免溢出。
  二、低通可編程濾波器實現(xiàn)誤差:
  1.采樣頻率偏差
  原因:實際采樣時鐘與理論值存在偏差。
  影響:
  截止頻率偏移。
  頻譜混疊。
  優(yōu)化:使用高精度時鐘源(如TCXO),或通過數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)校準采樣率。
  2.濾波器結構誤差
  原因:不同濾波器結構(如直接型、級聯(lián)型、并聯(lián)型)對誤差的敏感度不同。
  例:直接型IIR濾波器對系數(shù)量化誤差敏感,而級聯(lián)型結構可通過分段減少誤差累積。
  影響:頻響特性畸變或穩(wěn)定性下降。
  優(yōu)化:選擇抗誤差能力強的結構。
  3.非理想器件特性
  原因:
  ADC/DAC的非線性。
  運算放大器的帶寬限制或噪聲(模擬濾波器前置/后置電路)。
  影響:
  諧波失真(HD)或互調失真(IMD)增加。
  信噪比(SNR)下降。
  優(yōu)化:選用高性能器件。
 

 

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