Page 42 - 材料分析層層把關先進製程設備零缺陷

DESIGN IDEAS
圖1:訊號的頻域圖及其諧波、雜散訊號和雜訊。
圖2:簡單的A/D轉換濾波鏈。
基波整數倍頻率的正弦波加在一起 的 方 式 開 始 出 現 。 波 形 越 「 方 」， 所 包含的2次、3次、4次和更高次諧波 就越強。
(圖片來源:NF公司)
濾波可以是類比、數位或二者
即使對於有經驗的設計人員來 說，濾波也是一個複雜的主題。與 其在此嘗試設計特定的濾波器，不 如看看濾波應該試著做些什麼。濾 波可以在A/D輸入之前以類比方式 進行，也可以在轉換後以數位方式 進行。A/D轉換器的取樣速率通常 設置為目標訊號最高頻率的至少兩 倍，即 N y q u i s t 標 準。通 常，這 個 取 樣速率會設定得更高以留出裕量。
現在，針對每一類問題提出解 決策略。
大多數所需物件可能已經到位
• 對於訊號夠強時的白雜訊，可 以經由過採樣、移動平均值或 其他技術，同時利用統計隨機 加以均衡。
類比的低通濾波器應與選定 的A/D取樣速率相匹配。它應該讓 目標頻寬內的訊號通過，並切斷任 何更高頻率的訊號——即雜訊、雜 散訊號或諧波。然而，這個過程並 不會如此完美。例如，通帶內可能 有紋波，截止過程可能不是非常理 想。類比濾波器會產生輕微的相位 延遲，需要時間來調整，從而影響 A/D轉換器正確採樣和調整的能
好消息是，如果要對A/D轉換 的輸入進行縮放，那麼添加類比 濾波就很簡單了，因為已經有了放 大器。智慧感測器也整合了數位濾 波，製造商需要做的就是開啟、選 擇參數，然後取得濾波結果。
• 目標訊號頻寬內的雜散訊號 需要在靠近其來源端加以消 除;否則，A/D轉換器只會將 其數位化並與目標訊號混合 在一起。
使用濾波清理A/D轉換，有助 於應用獲得連續訊號，因此功耗 就不那麼令人擔憂了。對於處理音 訊、視訊或任何需要擷取高速訊號 的製造商來說，採用A/D濾波技術 通常是個好辦法。
• 對A/D轉換器進行濾波以抑 制諧波，可消除一些非線性 影 響。
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力。周圍帶有濾波的主動驅動器可 能比被動濾波更可取。
(圖片來源:ADI)
數位低通濾波器具有可編程特 性以及無需外部元件的優點。缺點 是，它會引起更多的延遲，並且根 據建置的不同，可能會增加一些量 化雜訊。數位濾波器還可以用硬體 來降低雜訊，從而減少軟體的運算 負擔。如果運用過採樣抽取法，則 可能需要用類比濾波器來消除訊號 中的混疊偽影。