單片機控制的雙路有源濾波器設計
在工業(yè)自動化的許多領域都要使用濾波器。一般有源濾波器均由運算放大器和RC元件組成,對元器件的參數精度要求比較高,設計和調試都比較麻煩。美信公司(MAXIM)生產垢可編程濾波器芯片MAX262可以通過編程對各種低頻信號實現低通、高通、帶通、帶阻以及全通濾波處理,而且濾波的特性參數如中心頻率、品質因數等也可以通過編程進行設置。
有源濾波器一般通過改變RC網絡參數來改變頻率特性,采用運算放大器和可切換元件參數的RC網絡,可以用同一電路組成各種頻率特性的濾波器。美信公司的可編程濾器芯片采用編程數據來完成RC網絡的切換。
1 MAX262芯片介紹
(1)內部結構
MAX262 主要由放大器、積分器、電容切換網絡(SCN)和工作模式選擇器組成。積分器、電容切換網絡(SCN)和工作模式選擇器分別由編程數據M0M1, F0~F5和Q0~Q6控制。MAX262內部有兩個二級濾波器,濾波器A和B可以單獨使用,也可級聯成四階濾波器使用。芯片的使用非常靈活,但它們均受同一組編程數據的控制。
(2)編程參數
MAX262芯片有三個編程參數:中心頻率f0、Q值和工作模式。
中心頻率由編程數據F0~F5控制,共64個不同的二進制數據,每個數據對應一個時鐘頻率fclk與中心頻率f0的比值fclk/f0。在文獻[1]的表2 中給出了MAX262芯片的fclk/f0與編程數據F0~F5的對應關系。在系統實現時,可以采用查表的方法獲得編程數據。本文采用計算的方法來形成編程數據F0~F5。
Q值由編程數據Q0~Q7控制,共128個不同的二進制數據,每個數據對應一個同的Q值,最小的Q值為0.5,最大的Q值為64(如果芯片工作在模式2則可達90.5)。在文獻[1]的表3中給出了編程數據Q0~Q7與Q值的對應關系。
工作模式由編程數據M0M1控制,分別對應工作模式1、2、3和4。模式1可以實現低通、帶通和帶隨濾波;模式2基本與模式1相同,只是該模式可以獲得最高的Q值;模式3是唯一可以實現高通濾波的模式;而只有模式4才能實現全通濾波,它和模式3也可以實現低通和帶通濾波。
編程參數f0、Q值和工作模式確定以后,只要將相應的編程數據裝入MAX262芯片內部的寄存器,濾波器的類型和頻率特性也就確定了。
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