¿Existen filtros digitales Anti Aliasing para los ADC tradicionales?

¿Existen filtros digitales Anti Aliasing para los ADC tradicionales?

No en el sentido que estás discutiendo. Existen otras formas de "aliasing", pero parece que solo está considerando la conversión de analógico a digital. Si la señal ya es digital (para que pueda filtrarla digitalmente), entonces ya tiene un alias. Es demasiado tarde.

¿Dónde suele poner la gente estos filtros?. ¿En el IC para el propio ADC?

Estoy seguro de que puedes encontrar ADC con filtros integrados, pero no es la norma. Diferentes diseños tienen diferentes requisitos de filtrado. Es posible que necesite un filtro de fase lineal, o puede que no. Es posible que necesite un rendimiento muy bueno o que necesite un costo muy bajo. Es posible que ni siquiera necesite filtrado en absoluto, si sabe qué frecuencias puede contener su señal analógica.

¿Son los filtros físicamente grandes (por ejemplo, capacitores, inductores y resistencias) la norma?

No realmente, por razones de costo. Necesita componentes más grandes si necesita manejar más potencia. La alta potencia no suele ser algo que necesite para conducir un ADC. También puede ser que un diseño en particular requiera una alta capacitancia o alta inductancia que solo se puede lograr a través de componentes grandes, pero un buen ingeniero lo evitará si es posible. Es mucho mejor usar un capacitor SMT de 2 centavos que un electrolítico de orificio pasante de 20 centavos, siempre que sea posible.

Si muchos$\Delta \Sigma$Los convertidores tienen filtros FIR anti-aliasing (y diezmado) digitales.

Eso es posible debido a la arquitectura: en realidad están sobremuestreando y diezmando hasta la frecuencia de muestreo de salida. La ventaja de un filtro anti-aliasing digital es que fácilmente puede ser un filtro de alto orden con una frecuencia de corte aguda que está casi en la tasa de Nyquist de$0.5\cdot F_S$.

(Vea el enlace a continuación para ver la figura anterior, Joe H.)

Es posible que aún necesite un filtro anti-aliasing analógico (analógico) antes del convertidor de sobremuestreo si hay algún contenido de señal o ruido allí arriba, pero las demandas se relajan significativamente. Vea, por ejemplo, el ADS1278 que tiene un sobremuestreo de 64x o 128x.

La entrada a un filtro digital será necesariamente algo que se muestree a una determinada velocidad. Para que el filtro haga algo útil, esa tasa debe ser más del doble de la frecuencia de corte deseada. La mayoría de los convertidores de analógico a digital están diseñados para realizar conversiones a la frecuencia de muestreo de salida deseada, y las frecuencias de muestreo de salida a menudo se eligen para que sean más del doble de la frecuencia de interés más alta, pero no por mucho. Eso limita un poco la utilidad del filtrado digital en muchos casos.

Sin embargo, algunos CODEC de audio incluyen filtrado digital. No estoy seguro exactamente de cómo se implementa todo internamente, pero un chip que he usado fue diseñado de modo que cuando se usa con una frecuencia de muestreo de 8 KHz, aplicaría un filtro con un corte agudo a 3.5 Khz, pero las señales por encima de 5.5 Khz volvería alias a la banda base. Ese diseño permitió una ligera simplificación en el front-end analógico; ya que significaba que la banda de paso analógica podría extenderse hasta 4.5Khz, en lugar de solo hasta 4KHz, lo que le da al front-end 500Hz adicionales para jugar.

Conceptualmente, no debería ser difícil para un ADC de audiofrecuencia sobremuestrear internamente para permitir que la banda de paso analógica se extienda otra octava o dos, y creo que he visto chips CODEC que hacen eso, pero yo no estoy familiarizado con ellos. Vale la pena señalar que muchos convertidores delta-sigma tienen una frecuencia de muestreo inherente que es mucho más rápida que su frecuencia de muestreo de salida, pero produce muestras con mucho ruido; la salida de tales convertidores luego se filtra digitalmente para producir un flujo de audio digital a una frecuencia de muestreo mucho más baja. Creo que así es como funcionan la mayoría de los chips de sonido baratos para PC, pero no conozco los detalles.

ADC

Todos los filtros antialiasing ADC que conozco son analógicos, es decir, filtran la señal analógica antes de muestrearla. Debido a que un ADC puede tener su tasa de conversión generalmente controlable desde casi DC a S$_{MAX}$no tiene sentido tener el filtro integrado en el dispositivo, pero no descartaría que esto sucediera en algunos dispositivos.

Ejecución

Hay filtros anti-aliasing digitales y estos se usan (exclusivamente en el ámbito digital) para convertir de una frecuencia de muestreo particular a una frecuencia de muestreo más baja; el aliasing puede ocurrir aquí al igual que en un ADC; por ejemplo, no puede simplemente deseche todas las demás muestras y espere lograr la destrucción de la muestra digital: debe filtrar la señal para tener en cuenta la frecuencia de muestreo diezmada y luego desechar las muestras. Por lo general, agrega dos muestras y las divide por dos; esto elimina las señales fuera de banda a la nueva tasa más baja. Todo el mundo lo ha hecho o reconoce la idea.

DAC

Para ampliar mi respuesta, pensé en mencionar un filtro requerido para linealizar una salida DAC. Si muestrea una onda sinusoidal cerca de la frecuencia máxima (antes de encontrar problemas de aliasing) y luego reconstruye el valor analógico con un DAC, no obtendrá la misma señal de amplitud que el análogo original; esto se debe a que la mayoría (quizás todos) tienden a atenuarse la señal de salida a expensas de producir un mayor contenido RMS de ruido de muestreo fuera de banda. En el ojo de su mente, una señal de baja frecuencia que se cuantifica a una velocidad alta se verá bastante similar a la entrada original del ADC: tendrá un pequeño elemento blando debido a la cuantificación pero, a medida que la frecuencia de entrada se acerca al máximo, el " las partes "blandas" se hacen cada vez más grandes, mientras que el valor analógico real producido se vuelve cada vez más pequeño y, por esta razón,La nota de aplicación 3853 de Maxim ofrece una explicación decente.