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基于一種新型程控濾波器的設(shè)計(jì)
摘要：基于開關(guān)電容濾波器的原理，提出了一種采用max263的新弄程控濾波器的設(shè)計(jì)。該濾波器可設(shè)置為低通或高通模式，截止頻率及增益均由程序控制。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試具有良好效果。 1 引言在許多工程應(yīng)用領(lǐng)域中信號(hào)頻率的動(dòng)態(tài)范圍很寬。某些微機(jī)自動(dòng)測(cè)試中頻率在0．1~1 000 hz之間變化；在旋轉(zhuǎn)機(jī)械大型水輪機(jī)組的機(jī)械故障診斷和炮口沖擊波壓力場(chǎng)測(cè)試以及其他信號(hào)采集測(cè)量場(chǎng)合其信號(hào)頻率在幾赫茲到幾千赫茲之間。因此有必要采用截止頻率可以程控的濾波器對(duì)頻率動(dòng)態(tài)范圍較寬的信號(hào)進(jìn)行濾波。 max263是cmos雙二階通用開關(guān)電容有源濾波器，由微處理器精確控制濾波函數(shù)構(gòu)成各種帶通、低通、高通、陷波和全通配置，且無(wú)需外部元件。max262含有2個(gè)二階濾波器，在程序控制下可設(shè)置中心頻率f0、品質(zhì)因數(shù)q和濾波器的工作方式。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)包括數(shù)字和模擬兩大部分。其中，數(shù)字部分包括單片機(jī)及fpga中的放大器增益控制、時(shí)鐘頻率生成以及頻率特性測(cè)量與顯示3個(gè)模塊；而模擬部分包括放大器、濾波器和幅頻特性測(cè)試儀3個(gè)模塊。其中放大器模塊通過(guò)三級(jí)放大實(shí)現(xiàn)0～60 d
基于ARM的嵌入式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在進(jìn)入后端處理系統(tǒng)之前也需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定的調(diào)理，以滿足后端信號(hào)處理的要求，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，信號(hào)的前端信號(hào)調(diào)理模塊使用設(shè)計(jì)好的模塊，包括恒流源、傳感檢測(cè)、信號(hào)放大、低通濾波，程控放大器放大倍數(shù)的設(shè)定通過(guò)s3c2410a設(shè)定。圖2顯示了系統(tǒng)硬件框圖。圖2 系統(tǒng)硬件框圖 2.1程控抗混疊低通濾波器設(shè)計(jì) 傳感器采集的的模擬信號(hào)中往往混有一些其它信號(hào)如噪聲信號(hào)，因此在a/d轉(zhuǎn)換之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波是很有必要的，同時(shí)選擇合適的濾波器還可以起到抗混疊的功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用max263低通濾波器，max263是有源開關(guān)電容濾波器，其中心頻率，q值和工作模式可通過(guò)引腳編程設(shè)置，其硬件連接電路如圖3. 圖3 低通濾波電路選擇濾波器工作模式1，將m0，m1設(shè)置低電平，q值設(shè)置為1，查表得nq=64，則q6~q0引腳值為100000。max263的引腳與s3c2410芯片直接相連以實(shí)現(xiàn)程控濾波器，f0~f4分別連接gpb5~gpb9。在arm上即可控制對(duì)應(yīng)引腳實(shí)現(xiàn)對(duì)max263截止頻率的設(shè)定。 2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路 a/d轉(zhuǎn)換器作用是把一個(gè)模擬
程控濾波器的設(shè)計(jì)
電容濾波器實(shí)現(xiàn)。開關(guān)電容濾波器是由mos開關(guān)、mos電容和mos運(yùn)算放大器構(gòu)成的集成濾波器，其開關(guān)電容組在時(shí)鐘頻率的驅(qū)動(dòng)下，可等效成1只與時(shí)鐘頻率有關(guān)的等效電阻r=1／2πcfc。其中c為開關(guān)電容組的電容,fc為濾波器時(shí)鐘頻率。當(dāng)用外部時(shí)鐘改變fc時(shí)，等效電阻r改變，從而可改變?yōu)V波器的時(shí)間常數(shù)，也改變?yōu)V波特性。開關(guān)電容濾波器可直接處理模擬信號(hào)，而不必像數(shù)字濾波器需要a／d、d／a轉(zhuǎn)換，這樣簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)采用集成的開關(guān)電容濾波器max297實(shí)現(xiàn)低通濾波，采用max263實(shí)現(xiàn)高通濾波。利用電感和電容可搭建各種類型的濾波器該系統(tǒng)利用無(wú)源lc濾波器技術(shù)，參照濾波器設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)參數(shù)，比較容易地實(shí)現(xiàn)較理想的四階橢圓低通濾波器，采用有源rc濾波器實(shí)現(xiàn)帶通濾波器。放大器輸出信號(hào)通過(guò)濾波器后加在1 kω的負(fù)載上，各濾波器的輸出切換由繼電器實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)以單片機(jī)和fpga為控制核心，輔以dds掃頻電路，經(jīng)有效值檢波電路，實(shí)現(xiàn)幅頻特性的測(cè)試與顯示。系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工作可靠，用戶界面友好。 3 理論分析與電路設(shè)計(jì) 3．1 放大器模塊可變?cè)?/p>

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