数字滤波抗干扰技术在A/D转换中的应用

这个输出端上的逻辑低电平表示可从AD7705的数字寄存器获取新的输出字。

DOUT：串行数据输出端。

DIN：串行数据输入端。

SCLK：串行时钟，施密特逻辑输入。

从AD转换器件发展趋势来看，目前的16位A/ D转换器除具有较高的转换精度外，还具有高度的集成化、可编程等特点 [2，3]。AD7705符合这些特点，其简化的应用电路如图2。

图2给出了一个完整的前向测试通道，图中 AD7705可直接接收传感器输入信号，而不用外接信号调理电路，模拟量输出增益可实现软件可编程调节。输出的AD值通过SPI三线口模式发送给MCU。图中，MCU采用的是P87LPC764，它是 PHILIPS公司新推出的增强型8位单片机，内核与MCS51系列兼容，内置电源检测、看门狗WDT、 IIC总线等资源。

AD7705的数据接口采用了SPI接口标准。SPI 接口利用4根线可完成主从之间的数据通信。接口非常方便。这4根口线分别为时钟线(SCLK)、数据输入线(SDI)、数据输出线(SDO)和片选线(CS)。DIN线用来向片内寄存器传输数据，而DOUT线用来访问寄存器里的数据。SCLK是串行时钟输入，所有的数据传输都和SCLK信号有关。DRDY线作为状态信号，以提示数据什么时候已准备好从寄存器读数据。输出寄存器中有新的数据时，DRDY变为低电平，在数据寄存器更新前，若DRDY变为高电平，则提示这个时候不读数据，以免在寄存器更新的过程中读数据。CS作为片选信号，在本电路中由于只用一片AD7705故CS端接地。

3.2 低通滤波及陷波处理

AD7705包含一个片内低通滤波器，用它处理器件的∑-Δ调制器的输出信号。所以，该器件不仅提供模数转换功能，而且还具备一定的滤波能力。AD7705内嵌了数字低通滤波器，数字滤波发生在模-数转换之后，它能消除模-数转换过程中产生的噪音。此外，数字滤波器容易实现可编程性。依靠数字滤波器设计，用户可以编程截断频率和输出更新频率。

AD7705的数字滤波器是一个低通(sin x/x)3 滤波器(也称为sinc3)，其在Z 域的转换功能可描述为，

在3次域可描述为，

图3是截止频率为15.72Hz的滤波器频率响应，这一频率与滤波器的第一个陷波频率(50Hz)对应，这曲线显示从直流到300Hz。在数字滤波器采样频率的两边这个频率曲线各重复一次。这种滤波器响应与一个平均滤波器的相似。因此，图中的输出速率为50Hz，滤波器的第一个陷波频率为50Hz。这种(sin x/x)3 滤波器的陷波位置多次在第一个陷波的倍数处重复。在这些陷波处滤波器提供大于100dB 的衰减。

AD7705内部带有数字滤波器，具有抑制干扰功能。对于50Hz的工频干扰在第一陷波位置已衰减180dB，这样有效抑制工频干扰。另外，我们在每次采集AD值时，每采集10个AD值作为一组数据，去除其中的最大值，最小值而取剩余的8个A/D转换值的平均值，这样可有效去除数据随机误差。

参考文献：

　　[1] Analog Devices Preliminary Technical Information AD7705/06,2001.12. AD Public House.

　　[2]黄光辉，董天临。 16位A/D转换器与微控制器接口设计[J]. 现代电子技术， 2002,3.

　　[3]胡志高。 AD7705/AD7706及其应用[J]. 电子产品世界， 2000.10.

　　[4] N-2 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/N-2_1997159.html.

　　[5] AD7706 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/AD7706_249859.html.