開關(guān)電容濾波器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3)除法器 由于PLC采用50 MHz的晶振，輸入的中心頻率(或截止頻率)最大為4 kHz，因此采用26位除法器。由于PLC的除法指令需要占用很大資源，本設(shè)計(jì)采用移位相減實(shí)現(xiàn)除法運(yùn)算。除法器的狀態(tài)圖如圖5所示，除法器的算法如下：將被除法從高位開始移入移位寄存器的低位，移位寄存器每移位一次后與除數(shù)相減，結(jié)果大于零則商置1，將相減得到的結(jié)果后接還未移入移位寄存器的被除數(shù)再左移；結(jié)果小于零，則商置零，將原被減數(shù)后接還未移入移位寄存器的被除數(shù)再左移。如此移位相減直至被除數(shù)全部位數(shù)判斷完成，即移位相減26次以后，除法完成。

4)分頻器模塊和時(shí)鐘使能 分頻器從除法器的結(jié)果作為分頻系數(shù)對(duì)PLC的時(shí)鐘頻率分頻，得到各個(gè)二階濾波器組件的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生后并不馬上送入MAX260的時(shí)鐘輸入引腳，需檢測(cè)到MAX260的編程代碼下載完成后再使能時(shí)鐘輸出，下載過程中，時(shí)鐘信號(hào)保持高阻態(tài)，且對(duì)未使用的二階濾波器組件，其時(shí)鐘信號(hào)亦保持高阻態(tài)。
4．2 濾波器編程參數(shù)控制
本系統(tǒng)中濾波器在典型和跟蹤工作模式下的逼近函數(shù)是確定的，故其編程代碼也是確定的，將編程代碼存入存儲(chǔ)器中，根據(jù)濾波器的各參數(shù)讀取編程代碼即可。手動(dòng)模式下，編程參數(shù)由外部輸入。為方便下載，將4個(gè)二階濾波器節(jié)組件的編程代碼組成一個(gè)64位的編程控制字。每種逼近函數(shù)的各階低通、高通和帶通濾波器對(duì)應(yīng)一個(gè)64位的編程控制字，故共有48個(gè)編程控制字。每個(gè)編程控制字的格式中前8位對(duì)應(yīng)第一片MAX260的二階濾波器組件A，第16位至第32位對(duì)應(yīng)第一片MAX260的二階濾波器組件B，后32位對(duì)應(yīng)第二片MAX260。
控制字的位數(shù)是固定的，與濾波器設(shè)定的階數(shù)無關(guān)，即與所使用的二階濾波器組件的個(gè)數(shù)無關(guān)，未使用的二階濾波器組件的對(duì)應(yīng)控制字位置零，由于未使用的二階濾波器組件的時(shí)鐘信號(hào)保持高阻態(tài)，故對(duì)其進(jìn)行寫操作后該組件仍不會(huì)工作，不會(huì)對(duì)總濾波器構(gòu)成影響。當(dāng)使用第一片MAX260時(shí)，控制字的高32位全部置為零，此時(shí)控制字將使第二片MAX260進(jìn)入低功耗的待機(jī)模式。

5 結(jié)論
合理地選擇濾波器的類型和階數(shù)是濾波器設(shè)計(jì)的第一步，是由不同的應(yīng)用需要，不同的信號(hào)與噪聲特點(diǎn)，不同的精度要求來決定。基于電力現(xiàn)通訊信號(hào)的特點(diǎn)，采用6階切比雪夫近似濾波器。通過對(duì)濾波器結(jié)構(gòu)的比較，采用低Q結(jié)構(gòu)，分析了開關(guān)電容電路和電容編程陣列，最終設(shè)計(jì)一個(gè)可編程開關(guān)電容6階帶通濾波器；在濾波器設(shè)計(jì)中，運(yùn)放器選擇增益為70 dB，帶寬為10倍時(shí)鐘頻率，是合理的性能指標(biāo)；通過對(duì)設(shè)計(jì)的開關(guān)電容濾波器進(jìn)行仿真，結(jié)果基本與設(shè)計(jì)目標(biāo)吻合。