¿Por qué filtrar a través del hardware?

Desea al menos utilizar hardware para su filtro de suavizado.

Esto significa filtrar las señales y el ruido por encima de la frecuencia de Nyquist (1/2 de su frecuencia de muestreo). Debe hacer esto en hardware porque después del muestreo, la interferencia o el ruido en las bandas de alias no serán distinguibles de la señal en su banda deseada.

Cualquier otro filtro que desee hacer será más fácil si puede usar más sobremuestreo. En qué momento tendrá una compensación: ¿el aumento del sobremuestreo le cuesta más energía o el uso de filtros analógicos?

Esto es más una pregunta sobre la distorsión de señal a ruido y intermodulación que la teoría de muestreo de Nyquist. Lo más probable es que la señal de 60 Hz sea bastante significativa, y en toda la banda que esté probando es probable que exista una cantidad razonable de potencia de ruido de otras fuentes.

Necesitará escalar su ADC para que el voltaje de entrada en el peor de los casos sea aún menor que la escala completa. Esto probablemente significa que su señal deseada será solo de unos pocos LSB. El mayor problema al que se enfrentará es que cuando uno de los MSBs alterna, (127 a 128), el delta no será exactamente el mismo que uno de los LSBs que alternan (7 a 8). El resultado es que cualquier señal no deseada más grande se mezclará con su señal deseada y difundirá su espectro. Esto significa que incluso una vez que la señal no deseada se filtra, terminas con más ruido en tu señal deseada.

Además de limitar el rango dinámico mediante el filtrado analógico, también puede asegurarse de que su frecuencia de muestreo esté por encima de los 120 Hz (por lo que el ruido de la línea no tiene alias), y considerar el uso de una frecuencia de muestreo aún mayor, dithering y decimación (esto agrega ruido fuera de banda a la señal para expandir la intermodulación más ancha, lo que hace que sea más fácil rechazarlo digitalmente).

Es posible hacer lo que pida con todo el filtrado en el dominio digital, pero costará tanto en el aumento de las especificaciones de ADC como en los ciclos de DSP.

En muchos casos, como los sistemas de RF, está trabajando con altas frecuencias (orden de Gbs) que ADC y DAC necesitan para muestrear y recrear la señal analógica. Es esencialmente imposible con la tecnología actual, ya que la tasa de muestreo del ADC, por ejemplo, está limitada por el parásito del MOSFET. Condensador que está empeorando en los últimos avances tecnológicos. También en frecuencias más bajas, el costo del sistema DSP desde el diseño hasta los costos de hardware puede ser mucho mayor si su uso final del hardware es solo para el filtrado en comparación con los filtros base de OpAmp.