Аналого-цифровые устройства

 
 
 
 
 
 
 
ФГУП «Российский федеральный ядерный центр –  
Всероссийский научно-исследовательский институт  
экспериментальной физики» 
 
 
 
 
 
 
С. Н. Гончаров, М. В. Марунин,  
Э. В. Запонов, А. А. Мартынов 
 
 
 
АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА 
 
 
 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Саров 
2019 

 
 
 
 
 
 
 
УДК 621.3.087.92 
ББК 32.96 
        А64 
 
 
 
Гончаров, С. Н., Марунин, М. В., Запонов, Э. В., Мартынов, А. А. 
Аналого-цифровые устройства: Учебно-методическое пособие. Саров: 
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2019. – 128 с. : ил. 
 
ISBN  978-5-9515-0435-7 
 
 
Учебно-методическое пособие предназначено для подготовки и проведения 
лекций и практических занятий по курсу «Аналого-цифровые устройства». 
В учебном пособии, основанном на базе курса лекций, читаемых студентам 
СарФТИ НИЯУ МИФИ, рассмотрены вопросы формирования сигналов, методов 
и принципов построения аналого-цифровых и цифроаналоговых устройств. 
Пособие может быть использовано преподавателями и студентами соответствующих 
специальностей и будет полезно инженерно-техническим и научным 
работникам, занимающимся разработкой и применением вычислительных и радиотехнических 
устройств, связанных с преобразованием электрических сигналов. 
 
 
 
УДК 621.3.087.92 
ББК 32.96 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN  978-5-9515-0435-7                                               ©   ФГУП  «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2019 
А64 

Содержание 
 
Список сокращений и условных определений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 
 
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 
 
1. Виды сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
 
2. Цели обработки сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
 
3. Формирование сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 
 
4. Методы и технологии обработки сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10 
 
5. Сравнение аналоговой и цифровой обработки сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . .  11 
 
6. Обработка сигналов в реальном времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 
6.1. Структурная схема цифрового устройства обработки сигнала . . . . . . . . . 14 
6.2. Квантование аналогового сигнала по времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
6.3. Критерий Найквиста . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16 
6.4. Погрешности дискретизатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 
6.5. Фильтры для устранения эффекта наложения спектров  
       (антиалайзинговые фильтры) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21 
 
7. Характеристики и параметры АЦП и ЦАП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  26 
7.1. Характеристики и параметры АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  26 
7.1.1. Характеристики и параметры, описывающие статические  
          свойства АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 
7.1.2. Характеристики и параметры, описывающие динамические  
          свойства АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 
7.1.3. Статические погрешности преобразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
7.1.4. Динамические погрешности преобразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 
7.1.5. Взаимосвязь характеристик АЦП и кодируемого сигнала . . . . . . .  32 
7.2. Характеристики и параметры ЦАП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  34 
7.2.1. Характеристики и параметры, описывающие статические  
          свойства ЦАП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 
7.2.2. Характеристики и параметры, описывающие динамические  
          свойства ЦАП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 
 
8. Цифроаналоговые преобразователи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36 
8.1. Микросхемы цифроаналоговых преобразователей . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36 
8.2. Преобразование передаточных характеристик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 
8.3. Преобразование смещенного двоичного кода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46 
8.4. Преобразование дополнительного цифрового кода . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 
8.5. Преобразование прямого двоичного кода со знаком . . . . . . . . . . . . . . . . .  50 

9. Аналого-цифровые преобразователи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  52 
9.1. Микросхемы АЦП параллельного типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 
9.2. АЦП последовательного типа на комплектах микросхем . . . . . . . . . . . . .  60 
9.3. Статическая передаточная характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 
9.3.1. Оценка источников погрешностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 
9.4. Динамические характеристики АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 
9.4.1. Оценка времени преобразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  64 
9.4.2. Динамические погрешности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 
9.5. АЦП на микросхеме ЦАП К572ПА1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  67 
9.6. Микросхемы АЦП последовательного типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  70 
9.7. Аналого-цифровые преобразователи с промежуточным преобразова- 
       нием во временной интервал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  77 
9.8. Измерение временного интервала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  77 
9.9. Линейные интегрирующие преобразователи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  79 
9.10. Двухтактное интегрирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  83 
9.11. Линейный преобразователь значений сигнала во временной  
         интервал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  85 
9.12. Линейный преобразователь значений сигнала в частоту (период)  
         повторения импульсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 
9.13. Погрешности передаточных характеристик линейных интегрирую- 
         щих преобразователей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 
9.14. Микросхемы АЦП с интегрированием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  91 
9.15. Каскадирование аналого-цифровых преобразователей . . . . . . . . . . . . . . 95 
9.16. Преобразователи в нормальный двоичный код . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  97 
9.17. Преобразователи в код Грея . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  101 
 
10. Цифровые устройства сопряжения и однокристальные системы . . . . . . . .  104 
 
Приложение 1. Коды, используемые в АЦП и ЦАП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  106 
Приложение 2. Лабораторный практикум . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  111 
П2.1. Методические указания по выполнению лабораторных работ по  
          ЦАП и АЦП в пакете Multisim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 
П2.2. Исследование ЦАП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 
Эксперимент 1. Исследование преобразования двоичного кода  
в напряжение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 
Эксперимент 2. Исследование ПКН с взвешенными сопротив- 
лениями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 
Эксперимент 3. Исследование ЦАП на основе матрицы R-2R . . . . . .  112 
Эксперимент 4. Исследование функциональной модели ПКН . . . . . .  113 
Эксперимент 5. Простейший преобразователь кода в ток . . . . . . . . . .  115 
Эксперимент 6. Исследование функциональной модели ПКТ . . . . . . . 115 
Эксперимент 7. Использование знакового разряда в ПКН . . . . . . . . . . 116 
 

Приложение 3. Исследование АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  116 
Эксперимент 1. АЦП, основанный на считывании состояния  
компараторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 
Эксперимент 2. Исследование функциональной модели четырех- 
разрядного АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  118 
Эксперимент 3. Исследование АЦП с единичными приращениями  
компенсирующего сигнала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  119 
Эксперимент 4. АЦП, основанный на поразрядном уравнове- 
шивании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  121 
Приложение 4. Контрольные вопросы по курсу «Аналого-цифровые  
устройства» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  123 
Приложение 5. Задания для самостоятельной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  124 
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 
Современные цифровые технологии, обладая неограниченными возможно-
стями по обработке, передаче и хранению информации, активно внедряются 
в разнообразные сферы человеческой деятельности. Совершенствование иссле-
дования окружающей нас природной среды, технологий производства, решение 
других жизненно важных задач требуют огромного количества точных вычисле-
ний. Здесь и возникает противоречие. Все известные физические явления и про-
цессы, которые являются источниками исходных данных для вышеупомянутых 
вычислений, являются непрерывными аналоговыми величинами. Интенсивность 
излучения, температура нагретого тела, перемещение исполнительного меха-
низма обрабатывающего станка, сила звука, напряженность магнитного поля, 
форма поверхности сложного изделия – все это чисто аналоговые величины. По-
этому прежде чем произвести какое-либо вычисление, необходимо получить 
численные значения величин, т. е. выполнить преобразование аналоговой вели-
чины в соответствующий ей цифровой эквивалент, точность которых должна 
быть не хуже желаемой точности результата. Кроме того, нередко результат вы-
числения также должен быть представлен в виде аналоговой величины с высо-
кой степенью точности.  
Цифровое представление аналоговой информации можно хранить в неиз-
менном виде в течение практически неограниченного времени. Многие из ана-
логовых процессов быстротечны и не повторяются вновь, фиксация их аналого-
выми методами – ненадежна. Цифровые же методы хранения информации более 
устойчивы к воздействию разного рода искажающих факторов.  
По указанным выше причинам роль приборов, преобразующих аналоговые 
величины в цифровые и обратно – аналого-цифровых и цифроаналоговых пре-
образователей (АЦП и ЦАП), становится чрезвычайно важной и во многом оп-
ределяет точность получаемого результата. 
Цель данного пособия состоит в том, чтобы ознакомить с физическими и ма-
тематическими основами процессов аналого-цифрового и цифроаналогового 
преобразований, разобраться с многочисленными типами АЦП и ЦАП и их по-
грешностями, оценить их потенциальные возможности, достоинства и недостат-
ки при решении конкретной прикладной задачи. 

1. Виды сигналов 
 
Электрический сигнал определяется как напряжение или ток, который мо-
жет быть передан как сообщение или информация. По своей природе все сигна-
лы являются аналоговыми, будь то сигнал постоянного или переменного тока, 
цифровой или импульсный. Тем не менее, принято делать различие между ана-
логовыми и цифровыми сигналами. 
Цифровым сигналом называется сигнал, определённым образом обработан-
ный и преобразованный в цифры. Обычно цифровые сигналы связаны с реаль-
ными аналоговыми сигналами, но иногда между ними нет связи. В качестве 
примера можно привести передачу данных в локальных вычислительных сетях 
(ЛВС) или в других высокоскоростных сетях.  
Для обеспечения цифровой обработки сигнала (ЦОС) аналоговый сигнал 
преобразуется в двоичную форму устройством, которое называется аналого-
цифровым преобразователем (АЦП). На выходе АЦП получается двоичное 
представление аналогового сигнала, которое затем обрабатывается арифметиче-
ским цифровым сигнальным процессором (DSP). После обработки содержащая-
ся в сигнале информация может быть преобразована обратно в аналоговую фор-
му с использованием цифроаналогового преобразователя (ЦАП). 
Другой ключевой концепцией в определении сигнала является тот факт, что 
сигнал всегда несет некоторую информацию. Это ведет нас к ключевой проблеме 
обработки физических аналоговых сигналов – проблеме извлечения информации. 
 
 
 
 
2. Цели обработки сигналов 
 
Главная цель обработки сигналов заключается в необходимости получения 
содержащейся в них информации. Эта информация обычно присутствует в ам-
плитуде сигнала (абсолютной или относительной), в частоте или в спектральном 
составе, в фазе или в относительных временных зависимостях нескольких сигналов. 
Как только желаемая информация будет извлечена из сигнала, она может 
быть использована различными способами. В некоторых случаях желательно 
переформатировать информацию, содержащуюся в сигнале. 
В частности, изменение формата сигнала происходит при передаче звуково-
го сигнала в телефонной системе с многоканальным доступом и частотным раз-
делением (FDMA – frequency division multiple access). В этом случае использу-
ются аналоговые методы для того, чтобы разместить несколько голосовых кана-
лов в частотном спектре при передаче через радиорелейную станцию сверхвысо-
кочастотного (СВЧ) диапазона, коаксиальный или оптоволоконный кабель. 

В случае цифровой связи аналоговая звуковая информация вначале преобра-
зуется в цифровую информацию с использованием АЦП. Цифровая информа-
ция, представляющая индивидуальные звуковые каналы, мультиплексируется во 
времени (многоканальный доступ с временным разделением (TDMA – time divi-
sion multiple access) и передается по последовательной цифровой линии связи 
(как в ИКМ-системе). 
Еще одна причина обработки сигналов заключается в необходимости сжа-
тия полосы частот сигнала (без существенной потери информации) с последую-
щим форматированием и передачей информации на пониженных скоростях, что 
позволяет сузить требуемую полосу пропускания канала. В высокоскоростных 
модемах и системах адаптивной импульсно-кодовой модуляции (ADPCM) ши-
роко используются алгоритмы устранения избыточности данных (сжатия), также 
как и в цифровых системах мобильной связи, системах записи звука MPEG, 
в телевидении высокой четкости (HDTV). 
Промышленные системы сбора данных и системы управления используют 
информацию, полученную от датчиков, для выработки соответствующих сигна-
лов обратной связи, которые, в свою очередь, непосредственно управляют про-
цессом. Обратите внимание, что эти системы требуют наличия как АЦП и ЦАП, 
так и датчиков, устройств нормализации сигнала и DSP (или микроконтроллеров). 
В некоторых случаях в сигнале, содержащем информацию, присутствует 
шум, и основной целью обработки входного сигнала является его восстановле-
ние. Такие методы, как фильтрация, автокорреляция, свертка, часто используют-
ся для выполнения этой задачи и в аналоговой, и в цифровой областях. 
Таким образом, целью цифровой  обработки сигналов является: 
− извлечение информации о сигнале (амплитуда, фаза, частота, спектраль-
ные составляющие, временные соотношения); 
− преобразование формата сигнала (телефония с разделением каналов FDMA, 
TDMA, CDMA); 
− сжатие данных (модемы, сотовые телефоны, телевидение HDTV, сжатие 
MPEG); 
− формирование сигналов обратной связи (управление промышленными 
процессами); 
− выделение сигнала из шума (фильтрация, автокорреляция, свертка); 
− выделение и сохранение сигнала в цифровом виде для последующей об-
работки (БПФ). 
 
 
 
3. Формирование сигналов 
 
В большинстве приведенных ситуаций, связанных с использованием DSP-тех-
нологий, необходимы как АЦП, так и ЦАП. Тем не менее, в ряде случаев требу-
ется только ЦАП, когда аналоговые сигналы могут быть непосредственно сгене-

рированы на основе DSP и ЦАП. Хорошим примером являются дисплеи с раз-
верткой видеоизображения, в которых сгенерированный в цифровой форме сиг-
нал управляет видеоизображением или блоком RAMDAC (преобразователем 
массива пиксельных значений из цифровой в аналоговую форму).  
Другой пример – это искусственно синтезируемые музыка и речь. В дейст-
вительности, при генерации физических аналоговых сигналов с использованием 
только цифровых методов полагаются на информацию, предварительно полу-
ченную из источников подобных физических аналоговых сигналов. В системах 
отображения данные на дисплее должны донести соответствующую информа-
цию оператору. При разработке звуковых систем задаются статистическими 
свойствами генерируемых звуков, которые были предварительно определены с 
помощью широкого использования методов ЦОС (источник звука, микрофон, 
предварительный усилитель, АЦП и т. д.). 
 
 
 
 
4. Методы и технологии обработки сигналов 
 
Сигналы могут быть обработаны с использованием аналоговых методов 
(аналоговой обработки сигналов, или ASP), цифровых методов (цифровой обра-
ботки сигналов, или DSP) или комбинации аналоговых и цифровых методов 
(комбинированной обработки сигналов, или MSP (Multimedia Signal Processor)). 
В некоторых случаях выбор методов ясен, в других случаях нет ясности в вы-
боре, и принятие окончательного решения основывается на определенных со-
ображениях. 
Что касается DSP, то главное отличие его от традиционного компьютерного 
анализа данных заключается в высокой скорости и эффективности выполнения 
сложных функций цифровой обработки, таких как фильтрация, анализ с исполь-
зованием быстрого преобразования Фурье (БПФ) и сжатие данных в реальном 
масштабе времени. 
Термин «комбинированная обработка сигналов» подразумевает, что систе-
мой выполняется и аналоговая, и цифровая обработка. Такая система может 
быть реализована в виде печатной платы, гибридной интегральной схемы (ИС) 
или отдельного кристалла с интегрированными элементами. АЦП и ЦАП рас-
сматриваются как устройства комбинированной обработки сигналов, так как 
в каждом из них реализованы и аналоговые, и цифровые функции. 
Недавние успехи технологии создания микросхем с очень высокой степенью 
интеграции (VLSI) позволяют осуществлять комплексную (цифровую и анало-
говую) обработку на одном кристалле. Сама природа ЦОС подразумевает, что 
эти функции могут быть выполнены в режиме реального масштаба времени. 

5. Сравнение аналоговой и цифровой обработки сигналов 
 
Современный инженер стоит перед выбором надлежащей комбинации ана-
логовых и цифровых методов для решения задачи обработки сигналов. Невоз-
можно обработать физические аналоговые сигналы, используя только цифровые 
методы, так как все датчики (микрофоны, термопары, пьезоэлектрические кри-
сталлы, головки накопителя на магнитных дисках) являются аналоговыми уст-
ройствами. 
Некоторые виды сигналов требуют наличия цепей нормализации для даль-
нейшей обработки сигналов как аналоговым, так и цифровым методом. Цепи 
нормализации сигнала – это аналоговые процессоры, выполняющие такие функ-
ции, как усиление, накопление (в измерительных и предварительных (буферных) 
усилителях), обнаружение сигнала на фоне шума (высокоточными усилителями 
синфазного сигнала, эквалайзерами и линейными приемниками), динамическое 
сжатие диапазона (логарифмическими усилителями, логарифмическими ЦАП 
и усилителями с программируемым коэффициентом усиления) и фильтрация 
(пассивная или активная). 
Несколько методов реализации процесса обработки сигналов показано на 
рис. 1. В верхней области рисунка изображен чисто аналоговый подход. В ос-
тальных областях изображена реализация DSP. Обратите внимание, что, как 
только выбрана DSP-технология, следующим решением должно быть определе-
ние местоположения АЦП в тракте обработки сигнала. 
 
Рис. 1. Способы обработки сигналов 
 
Поскольку АЦП перемещен ближе к датчику, большая часть обработки ана-
логового сигнала теперь производится АЦП. Увеличение возможностей АЦП 

может выражаться в увеличении частоты дискретизации, расширении динами-
ческого диапазона, повышении разрешающей способности, отсечении входного 
шума, использовании входной фильтрации и программируемых усилителей 
(PGA), наличии источников опорного напряжения на кристалле. Все упомяну-
тые дополнения повышают функциональный уровень и упрощают систему. 
При наличии современных технологий производства ЦАП и АЦП с высоки-
ми частотами дискретизации и разрешающими способностями существенный 
прогресс достигнут в интеграции все большего числа цепей непосредственно 
в АЦП /ЦАП. 
В сфере измерений, например, существуют 24-битные АЦП со встроенными 
программируемыми усилителями (PGA), которые позволяют оцифровывать 
полномасштабные мостовые сигналы 10 мВ непосредственно, без последующей 
нормализации (например, серия AD773x). 
На голосовых и звуковых частотах распространены комплексные устройства 
кодирования – декодирования – кодеки, которые имеют встроенную в ИС анало-
говую ИС, удовлетворяющую минимуму требований к внешним компонентам 
нормализации (AD1819B и AD73322). 
Существуют также видеокодеки (AFE) для таких задач, как обработка изо-
бражения с помощью ПЗС, и другие (например, ИС серии AD9814, AD9816,  
и AD984X). 
В качестве примера использования DSP сравним аналоговый и цифровой 
фильтры низкой частоты (ФНЧ), каждый с частотой среза 1 кГц. 
Цифровой фильтр реализован в виде типовой цифровой системы (рис. 2). 
В диаграмме принято несколько неявных допущений. Во-первых, чтобы точно 
обработать сигнал, принимается, что тракт АЦП / ЦАП обладает достаточными 
значениями частоты дискретизации, разрешающей способности и динамическо-
го диапазона. Во-вторых, для того чтобы закончить все вычисления в пределах 
интервала дискретизации (1/
),
s
f
 устройство ЦОС должно иметь достаточное 
быстродействие. В-третьих, на входе АЦП и выходе ЦАП сохраняется потребность 
в аналоговых фильтрах ограничения и восстановления спектра сигнала (anti-aliasing 
filter и anti -imaging filter), хотя требования к их производительности невелики. 
Приняв эти допущения, можно сравнить цифровой и аналоговый фильтры. 
Частота среза обоих фильтров составляет 1 кГц. Аналоговое преобразование 
реализуется фильтром Чебышева первого рода шестого порядка (характеризует-
ся наличием пульсаций коэффициента передачи в полосе пропускания и отсут-
ствием пульсаций вне полосы пропускания). Характеристика фильтра представ-
лены на рис. 3,а. На практике этот фильтр может быть реализован тремя фильт-
рами второго порядка, каждый из которых построен на операционном усилителе 
и нескольких резисторах и конденсаторах. С помощью современных систем 
автоматизированного проектирования (САПР) фильтров создать фильтр шес-
того порядка достаточно просто, но чтобы удовлетворить техническим требо-
ваниям по неравномерности характеристики 0,5 дБ, требуется точный подбор 
компонентов. 

Рис. 2. Структурная схема цифрового фильтра 
 
 
Частота, кГц                                                  Частота, кГц 
а                                                                      б 
Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики фильтров: а – аналоговый фильтр 
Чебышева 6-го порядка неравномерность 0,5 дБ; б – цифровой FIR-фильтр на 129 коэффи-
циентов, неравномерность 0,002 дБ, линейная фазочастотная характеристика, частота  
                                                        отсчетов fs = 10 kSPS 
 
Представленный на рис. 3,б цифровой КИХ-фильтр (FIR) со 129 коэффици-
ентами имеет неравномерность характеристики всего 0,002 дБ в полосе пропус-
кания, линейную фазовую характеристику и намного более крутой спад. На 
практике такие характеристики невозможно реализовать с использованием ана-
логовых методов. Другое очевидное преимущество схемы состоит в том, что 
цифровой фильтр не требует подбора компонентов и не подвержен дрейфу па-
раметров, так как частота синхронизации фильтра стабилизирована кварцевым 
резонатором. Фильтр со 129 коэффициентами требует 129 операций умножения 
с накоплением для вычисления выходного отсчета. Эти вычисления должны