[发明专利]一种适用于Sigma-delta ADC的工频抑制滤波器

说明书

本发明公开了一种适用于Sigma‑delta ADC的工频抑制滤波器，包括SINC1滤波器SINC1_1～SINC1_6，FIR滤波器F1、F2，抽取模块M1～M6，数据选择器MUX1、MUX2，均值滤波器MF1、MF2；本发明提出的适用于Sigma‑delta ADC的工频抑制滤波器电路，可以同时抑制50Hz和60Hz工频干扰；本发明采用多级SINC1滤波器和FIR级联结构，在设定的输出采样频率下可完成工频抑制；本发明采用SINC1滤波器复用结构，减小电路面积和功耗；本发明采用FIR滤波器复用结构，最大程度减小乘法器使用资源，优化电路面积和功耗。

技术领域

本发明涉及滤波器领域，特别涉及一种适用于Sigma-delta ADC的工频抑制滤波器。

背景技术

工频干扰是由电力系统引起的一种干扰，中国内地的工频由50Hz及其谐波构成，幅值约为心电信号的50％，其他一些国家电力系统中也有60Hz的工频。当电路使用于高精度敏感信号测量时，工频干扰会使测量信号淹没在工频波形中，严重影响测量稳定性。Sigma-delta ADC常用于高精度信号测量，且其内部通常集成数字滤波器电路，因此需要通过硬件根据其输出频率设计相应的数字陷波器，滤除50Hz或60Hz工频，抑制工频干扰。

最简单的采用二阶单极点IIR滤波器实现的陷波器结构，其传递函数如下：

式中ω₀＝2πf₀/f_s，表示陷波数字频率(rad)；f₀为陷波频率(Hz)，f_s为采样频率(Hz)，r表示陷波深度，数字越大，陷波深度越深。此传递函数可通过软件计算出具体各系数，方便电路实现，生成参数的传递函数如下：

其实现结构如图1所示。由式(2)可见IIR数字滤波器IIR的系统结构为零、极点结构，即系统结构中存在反馈回路，且零、极点的位置由系数决定，因此IIR滤波器系统的稳定性需要在设计时重点考虑，其更容易受到有限长度算法问题的影响；同时对于Sigma-deltaADC这类多速率信号处理应用，IIR滤波器的计算也没有优势。

其他常用的陷波器还有采用基于LMS算法的自适应陷波器，其主要原理如图2所示。x(t)是叠加由两个频率干扰信号的输入信号，自适应滤波器需要滤除ω1、ω2这两个干扰信号，s(t)是需要保留的有用信号。自适应滤波器需要用两路相互正交的单频信号，如cos(ω1t)、sin(ω1t)，通过LMS算法调整权值w1、w2，就可以合成与干扰信号完全相同的信号，再经过减法等运算实现干扰信号的有限滤除。LMS算法陷波器的核心主体就是FIR滤波器，其中会使用大量的乘法器资源，同时每滤除一个频率的干扰信号需要输入两路参考信号，运算较为复杂。

发明内容

本发明目的是：提供一种适用于Sigma-delta ADC的工频抑制滤波器，采用多级SINC1滤波器和FIR级联结构，在设定的输出采样频率下可完成工频抑制。

本发明的技术方案是：

一种适用于Sigma-delta ADC的工频抑制滤波器，包括SINC1滤波器SINC1_1～SINC1_6，FIR滤波器F1、F2，抽取模块M1～M6，数据选择器MUX1、MUX2，均值滤波器MF1、MF2；