單片機(jī)控制的雙路有源濾波器設(shè)計(jì)

在工業(yè)自動化的許多領(lǐng)域都要使用濾波器。一般有源濾波器均由運(yùn)算放大器和RC元件組成，對元器件的參數(shù)精度要求比較高，設(shè)計(jì)和調(diào)試都比較麻煩。美信公司（MAXIM）生產(chǎn)垢可編程濾波器芯片MAX262可以通過編程對各種低頻信號實(shí)現(xiàn)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(shù)如中心頻率、品質(zhì)因數(shù)等也可以通過編程進(jìn)行設(shè)置。

有源濾波器一般通過改變RC網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來改變頻率特性，采用運(yùn)算放大器和可切換元件參數(shù)的RC網(wǎng)絡(luò)，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(shù)據(jù)來完成RC網(wǎng)絡(luò)的切換。

1 MAX262芯片介紹

（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MAX262 主要由放大器、積分器、電容切換網(wǎng)絡(luò)（SCN）和工作模式選擇器組成。積分器、電容切換網(wǎng)絡(luò)（SCN）和工作模式選擇器分別由編程數(shù)據(jù)M0M1， F0～F5和Q0～Q6控制。MAX262內(nèi)部有兩個(gè)二級濾波器，濾波器A和B可以單獨(dú)使用，也可級聯(lián)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(shù)據(jù)的控制。

（2）編程參數(shù)

MAX262芯片有三個(gè)編程參數(shù)：中心頻率f0、Q值和工作模式。

中心頻率由編程數(shù)據(jù)F0～F5控制，共64個(gè)不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘頻率fclk與中心頻率f0的比值fclk/f0。在文獻(xiàn)[1]的表2 中給出了MAX262芯片的fclk/f0與編程數(shù)據(jù)F0～F5的對應(yīng)關(guān)系。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用查表的方法獲得編程數(shù)據(jù)。本文采用計(jì)算的方法來形成編程數(shù)據(jù)F0～F5。

Q值由編程數(shù)據(jù)Q0～Q7控制，共128個(gè)不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)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(dá)90.5）。在文獻(xiàn)[1]的表3中給出了編程數(shù)據(jù)Q0～Q7與Q值的對應(yīng)關(guān)系。

工作模式由編程數(shù)據(jù)M0M1控制，分別對應(yīng)工作模式1、2、3和4。模式1可以實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)高通濾波的模式；而只有模式4才能實(shí)現(xiàn)全通濾波，它和模式3也可以實(shí)現(xiàn)低通和帶通濾波。

編程參數(shù)f0、Q值和工作模式確定以后，只要將相應(yīng)的編程數(shù)據(jù)裝入MAX262芯片內(nèi)部的寄存器，濾波器的類型和頻率特性也就確定了。