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アナログ電子回路コミュニティサービス終了のお知らせ

平素はアナログ電子回路コミュニティをご愛顧いただき誠にありがとうございます。

この度、アナログ電子回路コミュニティは2018年3月末日をもってサービスを終了することとなりました。それに伴いまして、本サービスへの新規会員登録は2月末日をもって締切りといたします。約10年という大変長い間、たくさんの皆様にコミュニティをご利用いただきましたこと、深く感謝申し上げます。

なお、コミュニティに掲載しているコンテンツは編集の上、アナログ・デバイセズ社のウェブサイトに随時掲載していく予定です。詳細は追って会員の皆様にお知らせいたします。

今後ともEDN Japanをご愛顧くださいますようお願い申し上げます。


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ponriki
タイトル
ADコンバータ アンチエイリアシングフィルタ
ポイント []
pt.
アクセス1588
カテゴリーA/D&D/Aコンバータ、クロック
キーワード ADコンバータ アンチエイリアシング   アンチエイリアシングフィルタ   前段フィルタ   サンプリング   1次LPF   Powered by Yahoo
投稿日時17/02/05 13:52
ADコンバータ 初心者です。

逐次比較型のADコンバータを使用するとき、
アンチエイリアシングフィルタをADコンバータの前段に置く必要があると思います。
例えばADが100kHzのサンプリングとした場合、
前段フィルタの設計は、どうなりますか?
50khzにカットオフ周波数を置くと、例えば1次LPFなら
急峻なカットオフ特性でないため、fcをもっと低域に
置く必要がありかと思います。1次LPFで考えた場合のfcの置き方を知りたいです。

ご教示ください。

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PNP-NPN 回答番号 6
タイトル
どれぐらいの減衰が必要??
ポイント
pt.
アクセス1463
投稿日時17/02/08 15:26
 先に理論と現実の差とぃうことを書きましたが、簡単な計算で確認してみます。ここでは12ビットのADコンバータを例にとってかんがえてみます。

 12ビット分解能の1LSBは、1/4096ですからおよそ-72dBということになります。理想的にはサンプリング周波数fsの1/2のところで、フィルターにより折り返しノイズのもとがこれ以下の減衰になると良いでしょう。ponrikiさんは1次応答のフィルター(-6dB/Oct)を考えておられるようなので、この特性で1/2fsまでに-72dBまで落とさなければなりません。例えば1KHzのカットオフでも、-72dBまで落ちるには4096倍の周波数である4.096MHzに1/2fsがあるような回路を設計しなければなりません。
 これに使うADコンバータはこの倍ですから約8Mspsの変換速度が必要になります。これが計算によるこたえです。

 しかし現実は、やや異なります。仮にfsがもっと低いADコンバータでも実現可能な場合があります。ADコンバータ自身や駆動するドライブアンプの入力帯域がこれより低いところにあれば、そもそもその帯域にあるノイズの折り返し量は減衰されてしまいます。むしろ高速・広帯域のコンバータを使用すると、広域のノイズもピックアップして、帯域内に折り返してきます。

 AAFの設計は、これらいろいろな要素を考慮して決める必要があります。ちなみにシグマデルタADコンバータは内部に高性能のデジタル・フィルターを持っているので、この折り返しノイズを取り除いてくれるのではないかという期待がありますが、それは楽観的です。折り返しノイズはサンプリングすることによりおこるのですが、サンプリングはこのデジタル・フィルターより前の入力部分でされるので、帯域内に入ってくる折り返しノイズはとることができないのです。シグマデルタADコンバータも、入力帯域や、ノイズの周波数などによってはアナログ回路の入力AAFが必要なのです。

yoshi05 回答番号 5
タイトル
Re:現実的には・・・
ポイント
pt.
アクセス1449
投稿日時17/02/08 12:24
というわけで、MT-002によると、
----
ここまでに述べたことから、アンチエイリアシング・フィルタの遷移帯域にどの程度の急峻さが求められるかは、ADC のサンプリング周波数とトレードオフの関係にあることがわかります。サンプリング・レートを高くすると、遷移帯域の急峻さに対する要件は緩和されます。その代わり・・・
----

アナログウェブさま、
 いつも、どうも。
嫌味ったらしいかもしれませんが、そんな気もなければ、あら捜ししているわけでもないので・・お許しくださいませ。
どうか、よしなに。

AN-1123もよろしく!

PNP-NPN 回答番号 4
タイトル
現実的には・・・
ポイント
pt.
アクセス1494
投稿日時17/02/07 18:55
 アンチ・エリアス・フィルター(AAF)に関する質問だと思いますが、理論的な部分と現実の回路での違いが出る部分だと思います。サンプリング定理では、サンプリング周波数fsの1/2の周波数までの信号帯域(ナイキスト帯域)を再生できるとありますが、そのためのAAFは、1/2fsの周波数で切れ落ちていなければなりません。しかし実際にそのようなフィルターを作ることはほとんど不可能です。従って実際の回路では、測定する信号に対して、十分余裕を持ったサンプリング速度のコンバータを使用して、AAFに対する要求を緩和します。これを意図的にやっているのが、シグマデルタADコンバータのオーバーサンプリングです。
 フィルターの実現方法もいろいろあります。OPアンプを使用したアクティブフィルターは高性能なフィルターを作ることができますが、能動素子による歪みの増加や、ノイズに注意しなければなりません。受動素子ではこの心配はあまりありませんが、切れの用さなどに関しては、アクティブ・フィルターにかないません。
 フィルターの仕様については、カットオフ周波数から、どれぐらいの周波数はなれたところで、どれぐらいの減衰が必要かということが最初に考えなくてはならないのですが、ADコンバータの1LSB以下の誤差までノイズを減衰させようとすると、やはりサンプリング速度に余裕を持たせて、ロールオフが小さくても1/2fsの周波数で、十分な減衰をもたせるようにします。
 なおAAFはLow Pass Filterとは限りません。DC信号が無いときやDCオフセットを取り除く目的ではBand Pass FilterやHigh Pass Filterが使われます。

アナログウェブ 回答番号 3
タイトル
ご指摘頂きありがとうございます。
ポイント
pt.
アクセス1549
投稿日時17/02/07 16:58
yoshi05様

この度は、ブラウザのタブに表示されている内容の不備をご指摘頂きありがとうございます。

修正を致しましたこと、ご報告致します。
http://www.analog.com/media/jp/training-seminars/tutorials/MT-002_jp.pdf

今後ともアナログ・デバイセズをご愛顧いただきますよう、何卒よろしくお願いいたします。

Braveman 回答番号 2
タイトル
フィルタウィザードの活用
ポイント
pt.
アクセス1535
投稿日時17/02/07 15:20
ponrikiさん、

フィルタウィザードという優れツールが弊社のWebにあります。
http://www.analog.com/designtools/jp/filterwizard/

必要な入力してあげると回路定数を示してくれるものです。ご活用されてみては如何でしょうか?


yoshi05さん
毎度ありがとうございます
ん~確かにMT-202じゃなくAN-202になっちゃいますね (^ ^);
Webチームと話をしておきます。

yoshi05 回答番号 1
タイトル
AN-202
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pt.
アクセス1540
投稿日時17/02/05 17:04
同じようなスレッドか記事を読んだ気がします。

これだったかなぁ↓

http://www.analog.com/media/jp/training-seminars/tutorials/MT-002_jp.pdf
「ナイキストの基準」を、現実の ADC システムの設計に活かす
  
ps.タイトルが違うだろという御仁&アナログウェブ様へ、
 上のurl を Chrome ブラウザで開いて、タブの表示をご確認ください。


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