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滤波器国内外研究现状,程控滤波器

张世龙 05-13 09:35 112次浏览

一、简介。

MAX262内部有两个独立的可编程滤波器,它们都可以低通、高通、带通、带阻和全通,并且中心频率和q值是可调节的。

中心频率可以调节64个范围,而q值可以调节128个范围。

中心频率f0由采样频率FCLK和FN决定,最大为140KHz以下。

q值由QN决定。

二、工作方式、FN、QN的配置。

如下图所示设定MAX262的寄存器。

特别要注意最底下的Note,Q0A~Q6A均为0时,MAX262进入低功耗模式,A、B两个滤波器均无输出。

方式M1 M0滤波功能

000低通、带通、带阻(陷波) ) ) ) ) ) )。

21低通、带通、带阻(陷波) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。

30低通、带通、高通

4 1 1低通、带通、全通

下图是MAX262的时序图。

这里,WR低电平的脉冲宽度为10ms,在WR的上升沿,MAX262读取A0~A3、D0~D1的值。 WR启动前需要准备数据。

三、采样时钟。

MAX262的采样时钟有石英振荡、RC振荡和外部时钟三种配置方式。

由于中心频率f0由采样频率FCLK和FN确定,所以这里使用外部时钟以使得f0灵活地变化。

MAX262必须输入0到5v的采样时钟,但如果使用STM32输出3.3V时钟并提供给MAX262,MAX262可能会出现以下现象,并且不会输出变化非常慢的阶梯波或波形建议使用STM32打开泄漏输出,连接3.3K电阻并将其提升到5v (向上提升10k时略有失真),然后向MAX262输出时钟。

示波器在10X范围内测量采样时钟,因此在1X范围内采样时钟的波形失真较大。

MAX262是一个双通道二阶开关电容器滤波器,如果采样时钟过低,输出信号会产生阶梯波。

四、滤波器参数的计数。

MAX262方式1、3、4 :

flk/F0=(26n ) pi/2=1.5708 ) ) 26fn ) fn :0至63

f0=fclk/(1.5708* ) 26fn ) )

q=64/(128-qn ) qn :0至127

MAX262方式2 :

flk/f0=1.11072*(26fn ) fn :0至63

q=90.51/(128-qn ) qn :0至127

可以在MATLAB中计数滤波器参数,以确定单片机的计算是否正确。

将f0固定为1K~20K,将FCLK固定为140K来估计FN,变更FCLK,估计其他FN。 注意FN的可取值范围。

下图为带通、低通、高通的参数计算。

可以使用上图的公式来计算高通、低通的截止频率fc。

五、供电方式。

用MAX262单电源5V供电时,v为5V,GND为2.5V,V-为0V。 我这里用单电源供电的话,输入到MAX262的信号必须是0V~5V之间的信号。

MAX262双电源正负5V供电时,v为5V,GND为0V,V-为-5V,可采用双9V变压器和7805、7905获得正负5V电源。

六、模拟开关。

这里使用CH444G双通道单刀四掷模拟开关,在4个电阻(分别为10K、20K、33K、51K )之间切换,调整放大器增益。

由此,输入信号增益能够调整为1、2、3.3、5.1倍.

输出信号也使用CH444G,在LP、HP、BP之间切换。 这样,过滤器类型也是可编程的。

这里的MAX262是单电源5V供电,所以CH444G也是5V供电。

如果MAX262使用双电源,则不能使用CH444G调整增益和滤波器类型。

下图为CH444G的真值表。

CH444G的信号带宽为500MHz,完全满足要求,其导通内阻小于30欧,可以忽略。

七、前端放大。

这里使用OPA2322来放大前端,通过单电源5V供电。

OPA2322是轨道间运算放大器,带宽增益乘积为20MHz,低噪声,低失调电压(最大2mV )。

要使单电源放电,必须施加直流偏压。

如果MAX262通过双电源供电,则OPA2322不能用于前端放大。 这是因为OPA2322提供的电力不会超过6v(v和V-之间的电压)。

由于MAX262的中心频率高达140KHz,所以ysdzs调节的增益被设置为5.1倍,从而使140*5.1=714KHz远远小于20MHz的带宽增益乘积,满足要求。

八、其它问题。

1、MAX262刚开机,不配置也有过滤作用。

2、建议使用双通道信号发生器进行调试。 一边制作MAX262的采样时钟,一边制作输入信号,扫描频率,可以观察有无输出。

3、请勿将a通道的QN设为满0。 MAX262进入低功耗模式,没有任何输出。

4、建议将q值设定为1 (不是qn )。 如果q值过高到) 20以上,则信号在f0附近增益数倍(不是前端放大器的增益)。

请参考手册中的图13、14的fp、HOP等。

5、中心频率f0可以被固定,并且FN和FCLK可以使用查找表方法被确定。

6、手册建议输出连接10K负载。

7、运算放大器的直流偏置建议设定为0.45V。 运算放大器输出的直流与MAX262的直流偏置重叠,因此运算放大器设定得较低。 手册推荐1.25V。

8、中心频率是带通滤波器特有的术语,低通、高通均为截止频率。

9、工作方式3A需要另外增加运算放大器和电阻、电容,本文没有使用这种工作方式。

九、实物图。

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