данные в программу FilterPro от TI, при расчете ФНЧ Опции

[Stalker27]

Помогите пожалуйста правильно подставить данные в программу FilterPro от TI при расчете ФНЧ:

Gain (A0) = (1V/V 0dB ???)
Passband Frequency (fc) =
Allowable Passband Ripple (Rp) = (3дБ при Баттерворте ???)
Stopband Frequency (fs) =
Stopband Attenuation (Asb) =

Разрядность АЦП МК ATmega16 составляет 10 бит, что при преобразовании дает 2^10=1024 уровней динамического диапазона или 20*log(2^10)=60,2 дБ. Для уменьшения погрешностей АЦП частота дискретизации должна составлять максимум 15 кГц. Согласно теореме о дискретном представлении (теорема Котельникова), частота дискретизации должна быть, по крайней мере, в два раза большей частоты сигнала. Таким образом, максимальная частота сигнала равна 15 / 2 = 7,5 кГц.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Guest_TSerg_*]

Искать на тему анти-алиасинговый фильтр ( Anti-aliasing Filter )
Критерий - снизить погрешность от наложения до требуемого уровня.
К примеру, не выше погрешности квантования.

Если использовать фильтр Баттерворта, который имеет АЧХ
K(w)^2 = (1 + (w/wc)^2*n)^-1

то при требовании K = 1000 ( 60 дБ ) и w/wc = 2 ( 15 кГц / 7.5 кГц )
получаем
n = Lg(k^2-1)/(2*Lg(2)) ~ 10

Т.е. достаточно фильтра Баттерворта 10-го порядка.

Для эллиптического - меньше.

Вроде так

Сейчас обычно схемотехнически ставят ФНЧ первого порядка на RC и фильтр высокого порядка на переключаемых конденсаторах ( микросхема )

[Myron]

Искать на тему анти-алиасинговый фильтр ( Anti-aliasing Filter )
Критерий - снизить погрешность от наложения до требуемого уровня.
К примеру, не выше погрешности квантования.

Если использовать фильтр Баттерворта, который имеет АЧХ
K(w)^2 = (1 + (w/wc)^2*n)^-1

то при требовании K = 1000 ( 60 дБ ) и w/wc = 0.5 ( 7.5 кГц / 15 кГц )
получаем
n = Lg(k^2-1)/(2*Lg(0.5)) ~ 10

Т.е. достаточно фильтра Баттерворта 10-го порядка.

Для эллиптического - меньше.

Вроде так

Ув. Сталкер27, Вам должно быть понятно, что аналоговый фильтр 10-го порядка теоретически возможен, но практически его делать нет смысла (некоторые правда строят такие). Есть два выхода:
- Применить две интегральные схемы фильтров 5-го порядка на переключаемых конденсаторах (от Махим), поставив перед этой гирляндой и после нее НЧ фильтры 1-го порядка (убрать наложение в этих фильтрах и в последующем АЦП).
- Применить одну интегральную схему фильтра на переключаемых конденсаторах (от Махим), поставив перед ней и после нее НЧ фильтры 2-го порядка (убрать наложение в этих фильтрах и в оследующем АЦП). Итого 9-й порядок. Можно добывить еще один порядок на входе этой гирлянды.
- Наилучшее решение - повысить частоту отсчетов в АЦП в несколько раз. Тогда от частоты среза фильтра до частоты (Fs-Fc =частота отсчетов минус частота среза), будет достаточно пространства, где успешно сработает ФНЧ 4-го порядка или даже 2-3-го (в зависимости от выбранного соотношения частот). Все это считается легко. Наверное Вам очевидно, что большее сотношение позволяет использовать меньший порядок ФНЧ. Но порядок имеет ступенчатое поведение (скажем, для Баттерворта - 6дВ на октаву на один порядок). Поэтому, "методом последовательного приближения" можно получить Вам и только Вам нужный компромиссный вариант.
Ну и последнее. Частота отсчетов вдвое выше частоты среза соответствует теореме отсчетов (Найквиста-Котельникова). Но это теорема ограничительная и она не предлагает методов как это сделать и какие при этом потери качества тракта сигнала (даже применяя ФНЧ огромных порядков). На деле происходит потеря либо качества фильтрации, либо качества очистки наложения спектров, либо обоих. Поэтому надо это соотношение повышать и не морочить себе голову с ФНЧ 10-го порядка.