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单片机控制的双路有源滤波器设计

发布时间:2020-07-09 发布时间:
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在工业自动化的许多领域都要使用滤波器。一般有源滤波器均由运算放大器和RC元件组成,对元器件的参数精度要求比较高,设计和调试都比较麻烦。美信公司(MAXIM)生产垢可编程滤波器芯片MAX262可以通过编程对各种低频信号实现低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理,而且滤波的特性参数如中心频率、品质因数等也可以通过编程进行设置。

有源滤波器一般通过改变RC网络参数来改变频率特性,采用运算放大器和可切换元件参数的RC网络,可以用同一电路组成各种频率特性的滤波器。美信公司的可编程滤器芯片采用编程数据来完成RC网络的切换。

1 MAX262芯片介绍

(1)内部结构

MAX262 主要由放大器、积分器、电容切换网络(SCN)和工作模式选择器组成。积分器、电容切换网络(SCN)和工作模式选择器分别由编程数据M0M1, F0~F5和Q0~Q6控制。MAX262内部有两个二级滤波器,滤波器A和B可以单独使用,也可级联成四阶滤波器使用。芯片的使用非常灵活,但它们均受同一组编程数据的控制。

MAX262芯片的工作频率为1Hz~140kHz。当时钟频率为4MHz,工作模式选择为模式3时,芯片可以对140kHz的输入信号进行滤波处理。其它工作模式的最高工作频率为100kHz。滤波器A和B可以采用内部时钟,也可以采用外部时钟。外部时钟分别从芯片的引脚CLKA、CLKB引入,对外部时钟无占空比要求。如果要对更低频率的信号进行滤波处理,可采用MAX260芯片,它的工作频率为0.01Hz~7.5kHz。输入的低频信号可以直接送到MAX260芯片的输入端(即INA或INB引脚),输入信号的幅度范围为0V~+5V。

(2)编程参数

MAX262芯片有三个编程参数:中心频率f0、Q值和工作模式。

中心频率由编程数据F0~F5控制,共64个不同的二进制数据,每个数据对应一个时钟频率fclk与中心频率f0的比值fclk/f0。在文献[1]的表2 中给出了MAX262芯片的fclk/f0与编程数据F0~F5的对应关系。在系统实现时,可以采用查表的方法获得编程数据。本文采用计算的方法来形成编程数据F0~F5。

Q值由编程数据Q0~Q7控制,共128个不同的二进制数据,每个数据对应一个同的Q值,最小的Q值为0.5,最大的Q值为64(如果芯片工作在模式2则可达90.5)。在文献[1]的表3中给出了编程数据Q0~Q7与Q值的对应关系。

工作模式由编程数据M0M1控制,分别对应工作模式1、2、3和4。模式1可以实现低通、带通和带随滤波;模式2基本与模式1相同,只是该模式可以获得最高的Q值;模式3是唯一可以实现高通滤波的模式;而只有模式4才能实现全通滤波,它和模式3也可以实现低通和带通滤波。

编程参数f0、Q值和工作模式确定以后,只要将相应的编程数据装入MAX262芯片内部的寄存器,滤波器的类型和频率特性也就确定了。



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