单片机DAC模块输出后的低通滤波器截至频率应该设定为多少?

只看该作者 · 2015-10-6 17:59

最近想用stm8L自带的DAC模块输出正弦波,手册说后面应该接一个低通滤波器,那低通滤波器的截至频率应该设定为多少呢?
例如,我输出100hz正弦波,这个频率很低,我可以用很多个DAC值去构造这个正弦波,如果我输出1khz正弦波,很显然构造这个正弦波的DAC值就少了10倍,波形显然就粗糙很多.
那后面的低通滤波截至频率应该怎么设定?比如我输出1kh正弦波,那RC的截至频率应该是多少?1khz?那我100hz的可以共用这个滤波器吗?

只看该作者 · 2015-10-6 18:35

1/2输出采样率

只看该作者 · 2015-10-6 21:49

nethopper 发表于 2015-10-6 18:35
1/2输出采样率

你的意思是说,与输出的正弦波频率无关,与输出的DAC电压值的速度有关?
比如我DAC输出的速度是10kbyte/s,不过我输出的是100hz还是1khz正弦波,滤波器都一样?

1万 · 2015-10-7 00:38

如果合成一个正弦波的周期是1024点合成,要输出的目标频率100--1000HZ,开关频率是100*1024--1000*1024HZ,后接的低通设定在2KHZ为宜,对输出100HZ来说,对开关频率的基波有30DB的哀减.

只看该作者 · 2015-10-7 17:09

奔牛滚滚发表于 2015-10-6 21:49
你的意思是说,与输出的正弦波频率无关,与输出的DAC电压值的速度有关?
比如我DAC输出的速度是10kbyte/s,不 ...

按小于1/2的输出采样率设计重构滤波器是通用公式。这个跟信号本身的频率可以说无关，当然信号本身的频率必须小于1/2的输出采样率。

至于具体实现波形输出的方法则有多种。

法1：以固定的输出采样率来输出不同频率的信号；适合做信号发生器，可产生不同频率，可采用固定截止频率的低通滤波做重构滤波器。可通过过采样来降低对重构低通滤波器特性要求的压力。

法2：以固定的每个周期点数输出波形，这个对不同频率的信号，输出采样率是不同的（输出采样率 = 信号频率 x 一个周期的点数）。对于不同频率的信号，可配置不同截止频率的低通滤波来达到最佳效果。

DAC直接输出的正弦波用放大镜看都是阶梯波，这种阶梯正弦波含基波和n（=mN±1, m=1,2,3.....，N为每周期的点数）次谐波。各次谐波分量的振幅与其阶次成反比，为：N*|sin(Pi/N)|/n/Pi。由此可见每周期点数N越大，第一个振幅不为零的谐波频率离信号频率越远，振幅也越小，越容易滤掉，这个可作为滤波设计参考。

只看该作者 · 2015-10-7 17:23

如果只输出固定频率的信号，那么直接按那个信号频率来滤波当然是可以的。

只看该作者 · 2015-10-7 17:32

DAC 涉及两个频率：
1. Fm - （低通滤波器）输出信号的最高频率；
2. Fs - DAC 采样频率

制定低通滤波器指标，使得 Fm 在通带内，Fs 在阻带内。

1万 · 2015-10-7 20:19

Jack315 发表于 2015-10-7 17:32
DAC 涉及两个频率：
1. Fm - （低通滤波器）输出信号的最高频率；
2. Fs - DAC 采样频率

通带到阻带哀减率有关，进而滤波阶数，电路的复杂度。

只看该作者 · 2015-10-9 15:58

zyj9490 发表于 2015-10-7 00:38
如果合成一个正弦波的周期是1024点合成,要输出的目标频率100--1000HZ,开关频率是100*1024--1000*1024HZ,后 ...

请问2khz是怎么算出来的?为什么不是1khz呢?还有30db是怎么得到的?经验还是查表的?

1万 · 2015-10-9 17:06

当一阶低通滤波器，带宽为2KHZ，它以20DB/10倍程陡降，对输出信号100HZ的开关步率是102400HZ，陡降DB=20LOG(102400/2000)=34db,越靠近带宽点（转折点），对信号目标的影响（幅度，相位）大，对相位，幅度不讲究的可以考量1KHZ，对1KHZ信号来说，低通滤波器和特性对它有影啧，好的设计应让它在通带内，不要近过渡带。

1万 · 2015-10-9 17:09

奔牛滚滚发表于 2015-10-9 15:58
请问2khz是怎么算出来的?为什么不是1khz呢?还有30db是怎么得到的?经验还是查表的? ...

这个经验估算。对一般性能够用，对精密势必推高开关频率。

单片机DAC模块输出后的低通滤波器截至频率应该设定为多少?

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