เราสามารถมีตัวกรอง Digital Anti Aliasing ได้หรือไม่

ฉันกำลังทำงานบนกระดานที่ไม่มีตัวกรองลดรอยหยักที่อินพุทของ ADC ฉันมีตัวเลือกให้ใช้ตัวกรองของฉันเองโดยใช้วงจร RC + Opamp แต่เป็นไปได้ไหมที่จะใช้ตัวกรอง Anti Aliasing หลังจากสุ่มตัวอย่างโดย ADC และการประมวลผลในโดเมนดิจิทัล: ตัวกรอง Anti aliasing แบบดิจิทัลหรือไม่

sampling filtering

— gpuguy
แหล่งที่มา

คำตอบ:

เพียงเพื่อสนับสนุนคำตอบของ Matt และให้รายละเอียดเพิ่มเติม:

ADC ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ทำหน้าที่ลดรอยหยักส่วนใหญ่ในโดเมนดิจิทัล เหตุผลก็คือตัวกรองดิจิตอลมีแนวโน้มที่จะผลิตผลิตภัณฑ์น้อยลงสำหรับค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่ามาก ห่วงโซ่ที่แท้จริงคือ:

อินพุตแบบอะนาล็อก
ตัวกรองการลบรอยหยักแบบอะนาล็อก
การ oversampling (เช่นที่ 8x)
ตัวกรองการลบรอยหยักดิจิตอล
กำลังลดลง (ลดเหลือ 1x)
เอาต์พุตดิจิตอล

แสดงเพิ่มเติมพิจารณาต่อไปนี้:

เสียงตัวอย่างที่ 44100Hz
นี่เป็นความถี่ Nyquist ที่ 22050 Hz
ความถี่ใดก็ตามที่สูงกว่า 2,400 Hz จะมีนามแฝงกลับไปที่ช่วงเสียง (ต่ำกว่า 20kHz)
20000Hz ถึง 24100 นั้นประมาณหนึ่งในสี่ของอ็อกเทฟ
แม้จะมีตัวกรอง 80dB / 8ve ที่สูงชันคุณจะสามารถลดความถี่นามแฝงได้เพียง 20dB เท่านั้น

แต่ด้วยการ oversampling 8x:

เสียงตัวอย่างที่ 352.8kHz (44.1kHz x 8)
Nyquist คือ 176.4 kHz
เฉพาะความถี่ที่สูงกว่า 332.8kHz จะสะท้อนให้เห็นถึงช่วงเสียง
นั่นคือประมาณ 4 อ็อกเทฟ
ดังนั้นคุณสามารถใช้ตัวกรองอะนาล็อก 24dB / 8ve เพื่อลดความถี่ของนามแฝงโดย 96dB
มากกว่านั้น
จากนั้นใช้ตัวกรองเชิงเส้นเฟสแบบดิจิตอลระหว่าง 20kHz และ 24.1kHz

หนังสือเล่มต่อไปนี้เป็นที่ยอดเยี่ยมทรัพยากรที่ชัดเจนสำหรับการจัดเรียงของสิ่งเหล่านี้

— Izhaki
แหล่งที่มา

สิ่งที่คุณพูดเป็นเรื่องจริงสำหรับแอปพลิเคชั่นเสียง (ซึ่งพร้อมใช้งานชิปตัวแปลงสัญญาณรวมแทนที่ ADC / DAC เมื่อนานมาแล้ว) - แต่มีหลายสาขาของวิศวกรรมที่การซื้อยังทำโดย Vanilla SAR ADCs ชิปหรือสร้างเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์) - และด้วยสิ่งเหล่านี้คุณต้องทำงานหนัก!

— pichenettes

นั่นเป็นความคิดเห็นที่ดี แต่ฉันเชื่อว่าคำตอบยังคงอยู่ - หากคุณสามารถซื้อได้ตัวกรองการลบรอยหยักดิจิตอลจะก่อให้เกิดประโยชน์มากมาย

— Izhaki

แค่อยากรู้ว่านี่เป็นวิธีที่จะทำให้แน่ใจว่าฟิลเตอร์แบบอะนาล็อกจะมีรูปทรงและน้ำหนักขนาดเล็กหรือไม่?

— gpuguy

ถ้าฉันเข้าใจคำถามอย่างถูกต้องแล้วใช่ - การใช้ตัวกรองดิจิตอลจะหมายถึงตัวปรับแบบอะนาล็อกที่เรียบง่ายกว่ามาก

— Izhaki

คุณหมายถึง "decimate" ในขั้นตอนที่สองถึงครั้งสุดท้ายในเวิร์กโฟลว์การสุ่มตัวอย่างหรือไม่

— Nick T

ไม่นี่ไม่สมเหตุสมผล สมมติว่าอัตราตัวอย่าง ADC ของคุณคือ 1kHz คลื่นไซน์ 100 เฮิร์ตและคลื่นไซน์ 900 เฮิร์ตจะให้ลำดับตัวอย่างดิจิตอลที่เหมือนกันทุกครั้งที่ป้อนเข้าสู่ ADC ของคุณ - แต่คุณต้องการผ่านอดีตและลดทอนภายหลัง คุณคาดหวังว่าฟิลเตอร์ดิจิตอลของคุณจะสร้างเอาต์พุตที่แตกต่างกันอย่างไรเมื่อป้อนอินพุตเดียวกัน

สิ่งเดียวที่สามารถใช้งานได้คือการสุ่มสัญญาณอินพุทให้เร็วที่สุดเท่าที่ ADC ของคุณอนุญาตและจากนั้นให้สุ่มตัวอย่างในโดเมนดิจิทัลตามอัตราตัวอย่างเป้าหมายของคุณ - แต่ถ้าคุณไม่มีวงจรซีพียูที่จะสิ้นเปลือง กรองต้นน้ำ

— pichenettes
แหล่งที่มา

"คลื่นไซน์ 100 เฮิร์ตและคลื่นไซน์ 900 เฮิร์ตจะให้ลำดับตัวอย่างดิจิตอลที่เหมือนกันทุกประการ" โดยทั่วไปไม่เป็นความจริง (แม้ว่าฉันจะเข้าใจความหมายของคุณก็ตาม)

— niaren

โอเคสิ่งนี้จำเป็นต้องมีเงื่อนไขบางอย่างเกี่ยวกับขั้นตอนการทำงาน แต่นี่ไม่ใช่ประเด็น! ประเด็นก็คือตัวอย่างดิจิทัลของคุณอาจดูเหมือนว่ามาจากคลื่นไซน์ 100 เฮิร์ตซ์ในขณะที่ลำดับข้อมูลเดียวกันสามารถสร้างขึ้นโดยคลื่นไซน์ 900 Hz

— pichenettes

คุณสามารถบอกได้ว่าเงื่อนไขนั้น (สำหรับการถือ)

— niaren

มีความแตกต่างของเฟสของระหว่างคนทั้งสอง

π

$\pi$

— pichenettes

มีข้อผิดพลาดในคำตอบของคุณ 100Hz และ 900 Hz ไม่มีเอาต์พุตตัวอย่างที่เหมือนกัน ที่จริงแล้วคือ [100 +/- k * 1,000] ซึ่งจะให้ตัวอย่างเดียวกัน ดังนั้น -900, 1100, 2100 ฯลฯ เป็นความถี่ aliased ที่สอดคล้องกับ 100Hz ที่จริงแล้ว 900Hz จะเป็นลบของคลื่นขนาด 100Hz

ฉันเห็นด้วยกับคำตอบของ pichenettes แต่ฉันต้องการเพิ่มว่าเป็นเรื่องธรรมดาที่จะใช้ตัวกรอง anti-aliasing แบบอะนาล็อกราคาไม่แพงแบบไม่แพงและทำส่วนที่เหลือของตัวกรอง anti-aliasing ในโดเมนดิจิทัล สิ่งนี้บ่งบอกถึงแน่นอนว่าคุณไม่ได้ประมวลผลด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่างสูงสุด แต่คุณลดขนาดตัวอย่างลงหลังจากตัวกรองการลดรอยหยักดิจิตอล สรุป:

แน่นอนว่าคุณต้องใช้ตัวกรอง anti-aliasing แบบอะนาล็อก
ตัวกรองแอนะล็อกสามารถรักษาได้ง่ายมากถ้าคุณสามารถลดสัญญาณของคุณลงได้ ในกรณีนี้คุณสามารถทำการลบสมนามเพิ่มเติมในโดเมนดิจิทัล (ก่อนการสุ่มตัวอย่าง)

— แมตต์แอล
แหล่งที่มา