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(zhuǎn)換為數(shù)字信號時,,ADC的有限分辨率會導(dǎo)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(shù)分散噪聲。
2.系數(shù)量化誤差
原因:濾波器設(shè)計時的理想系數(shù)需要用有限字長存儲,,導(dǎo)致實際系數(shù)與理想值偏差,。
影響:
頻響特性偏離設(shè)計目標(biāo)(如截止頻率偏移,、阻帶衰減不足)。
嚴重時可能導(dǎo)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(jié)構(gòu)。
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(dǎo)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(zhǔn)采樣率,。
2.濾波器結(jié)構(gòu)誤差
原因:不同濾波器結(jié)構(gòu)(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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
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(diào)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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