低通可编程滤波器的误差来源主要分为系统误差和实现误差两大类。以下是具体分析:
一、低通可编程滤波器系统误差:
1.量化误差
原因:滤波器中的模拟信号转换为数字信号时,ADC的有限分辨率会导致幅值截断或四舍五入,引入误差。
影响:
噪声底噪增加(量化噪声)。
信号动态范围受限,大信号可能饱和,小信号可能被噪声淹没。
优化:提高ADC分辨率,或采用抖动技术分散噪声。
2.系数量化误差
原因:滤波器设计时的理想系数需要用有限字长存储,导致实际系数与理想值偏差。
影响:
频响特性偏离设计目标(如截止频率偏移、阻带衰减不足)。
严重时可能导致滤波器不稳定。
优化:
使用高精度系数存储。
采用量化误差敏感度低的滤波器结构。
3.计算精度误差
原因:数字滤波器运算中,乘法、加法等操作的字长限制(如定点运算溢出或截断)。
影响:
累积误差导致输出信号失真。
定点运算中可能出现溢出振荡。
优化:
采用浮点运算。
对信号和系数进行归一化处理,避免溢出。
二、低通可编程滤波器实现误差:
1.采样频率偏差
原因:实际采样时钟与理论值存在偏差。
影响:
截止频率偏移。
频谱混叠。
优化:使用高精度时钟源(如TCXO),或通过数字锁相环(DPLL)校准采样率。
2.滤波器结构误差
原因:不同滤波器结构(如直接型、级联型、并联型)对误差的敏感度不同。
例:直接型IIR滤波器对系数量化误差敏感,而级联型结构可通过分段减少误差累积。
影响:频响特性畸变或稳定性下降。
优化:选择抗误差能力强的结构。
3.非理想器件特性
原因:
ADC/DAC的非线性。
运算放大器的带宽限制或噪声(模拟滤波器前置/后置电路)。
影响:
谐波失真(HD)或互调失真(IMD)增加。
信噪比(SNR)下降。
优化:选用高性能器件。
